内容正文:
优化探究
大单元二 元素及其化合物
专题5 非金属元素及其化合物
第15讲 卤族元素 溴、碘单质的提取
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[导航·复习目标] 1.了解卤素单质的性质,掌握卤素离子的检验方法。2.掌握氯、溴、碘等单质的提取方法。
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考点一 卤素的性质 卤素离子的检验
考点二 从海水资源中提取卤素单质
练真题 明考向
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考点一
卤素的性质 卤素离子的检验
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1.溴、碘单质的物理性质比较
梳理 必备知识
物理性质 Br2 I2
颜色 ___________色 ___________色
状态 ___________ ___________
溶解性 ①在水中溶解度不大;②易溶于有机溶剂
特性 易___________、有毒 ①易___________;
②使淀粉___________
深红棕
紫黑
液体
固体
挥发
升华
变蓝
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2.氯、溴、碘单质的化学性质比较
化学性质 比较内容
与水反应 X2+H2O⥫⥬___________(X表示卤素),氯、溴、碘与水反应由___________到___________
与碱(NaOH)反应 2NaOH+X2====_____________________
HX+HXO
易
难
NaX+NaXO+H2O
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化学性质 比较内容
氧化性 ①氧化性:Cl2___________Br2___________I2,还原性:
Cl-___________Br-___________I-
②氯、溴、碘与氢气化合由___________到___________
③I2与Fe反应只生成FeI2,其他卤素单质可将Fe氧化为+3价
>
>
<
<
易
难
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3.氟的特殊性
(1)氟无正化合价。
(2)F2能与水反应放出O2,故F2不能从其他卤化物的水溶液中将卤素单质置换出来。
(3)在HX中,HF的熔、沸点最高,氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃。
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4.卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
白
淡黄
黄
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(2)置换——萃取法检验Br-、I-
Br-
I-
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(3)氧化——淀粉法检验I-
蓝
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(1)液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封。( )
(2)用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去。( )
(3)清洗碘升华实验所用试管的操作是先用酒精清洗,再用水清洗。
( )
(4)能使湿润的淀粉-KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2。( )
(5)某溶液加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-。( )
√
×
√
×
×
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一、卤素单质的性质及检验
1.(2026·河北唐山模拟)某实验小组利用点滴板实验来探究卤素单质的
氧化性顺序,关于该实验说法正确的是 ( )
A.孔穴4中的溶液呈浅黄绿色
B.孔穴2中的溶液反应后与孔穴3颜色相同
C.孔穴3、4中的溶液仅用作对比
D.仅由上述实验现象无法得出Cl2、Br2、I2的氧化性顺序
提升 关键能力
C
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解析:溴水为橙色,所以孔穴4中的溶液呈橙色,故A错误;孔穴2中Br2和KI反应生成I2,碘水为黄褐色,新制氯水呈浅黄绿色,所以孔穴2中的溶液反应后颜色与孔穴3中颜色不同,故B错误;孔穴3、4中分别为氯水、溴水,可用于与孔穴1、2进行对比,所以孔穴3、4中的溶液仅用作对比,故C正确;Cl2能置换出Br2,氧化性:Cl2>Br2,Br2能置换出I2,氧化性Br2>I2,所以氧化性Cl2、Br2、I2依次减弱,故D错误。
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2.(2026·河北保定高三月考)碘元素可预防甲状腺肿大,因此我国市场上的食盐均加了碘(KIO3)。甲同学鉴别食盐是否加碘的流程如下:
样品溶液现象
(1)若样品为加碘食盐,则现象应为_____________,此方法中KI的作用是_____________________________。
解析:若样品为加碘食盐,则样品中含有KIO3,KIO3与KI在酸性条件下发生反应生成单质碘,化学方程式为KIO3+5KI+3H2SO4==== 3K2SO4+3I2+3H2O,淀粉遇碘单质变蓝色,该反应中KI中碘元素的化合价由-1价升高为0价,KI作为还原剂,将I还原为I2。
溶液变蓝
作为还原剂,将I还原为I2
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(2)乙同学取纯NaCl做对照实验,也出现了明显的现象,原因是_________________________。
解析:取纯NaCl做对照实验,溶液也为蓝色,原因是空气中的O2将I-氧化为I2,淀粉遇I2变蓝色。
空气中的O2将I-氧化为I2
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(3)丙同学提出新的鉴别加碘食盐的方案,流程如下:
样品溶液 现象
此方案第一步涉及反应的离子方程式为_________________________。
解析:第一步中Na2SO3与KIO3在酸性条件下发生反应,KIO3具有氧化性,Na2SO3具有还原性,Na2SO3中S元素由+4价升高到+6价,KIO3中I元素由+5价降低到-1价,由化合价升降总数守恒(得失电子守恒)配平反应的离子方程式为3S+I====3S+I-。
3S+I====3S+I-
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二、拟卤素和卤素互化物的结构与性质
3.氰[(CN)2]的结构简式为N≡C—C≡N,其化学性质与卤素(X2)很相似,化学上称之为拟卤素,其氧化性介于Br2和I2之间。
(1)写出(CN)2的电子式:_______________________。
(2)写出(CN)2在常温下与烧碱溶液反应的化学方程式:__________________________________________。
(3)在KBr、KI、KCN的混合溶液中通入少量氯气,发生反应的离子方程式为______________________。
︰N︙︙C︰C︙︙N︰
(CN)2+2NaOH====NaCN+NaCNO+H2O
2I-+Cl2====I2+2Cl-
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4.一氯化碘(ICl)、三氯化碘(ICl3)是卤素互化物,它们的性质与卤素单质相似。
(1)ICl3与水反应的产物可能为___________(填化学式)。
(2)ICl在常温下与烧碱溶液反应的离子方程式为_____________________ ___________, 该反应是否是氧化还原反应?____(填“是”或“否”)。
HCl、HIO2
ICl+2OH-====Cl-+
IO-+H2O
否
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考点二 从海水资源中提取卤素单质
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1.氯的提取——氯碱工业
梳理 必备知识
电解NaCl溶液的化学方程式为___________________________________。
Cl2
H2、NaOH
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
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2.海水提溴
(1)工艺流程
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(2)基本步骤及主要反应
①浓缩:海水晒盐和海水淡化的过程中含Br-的溶液得到浓缩。
②氧化:向浓缩的海水中通入Cl2,将Br-氧化为Br2,反应的离子方程
式为__________________________。
③吹出:利用溴的挥发性,通入热空气(或水蒸气),将生成的溴吹出。
④吸收:吹出的溴蒸气用SO2和水吸收,使溴转化为氢溴酸,反应的化学方程式为___________________________________。
⑤蒸馏:再用Cl2将氢溴酸氧化为Br2后蒸馏分离。
Cl2+2Br-====Br2+2Cl-
Br2+SO2+2H2O====2HBr+H2SO4
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3.海带提碘
(1)工艺流程
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(2)两种原理
①化学原理:_____________________________(填离子方程式)。
②物理原理:单质碘用________________萃取,分液后用___________法将碘与有机溶剂分开。
2I-+H2O2+2H+====I2+2H2O
苯或四氯化碳
蒸馏
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4.“反萃取法”提取溴和碘
以四氯化碳为萃取剂对碘单质萃取、富集,将单质从碘的四氯化碳溶液中提取的流程如下:
像这种将富集在四氯化碳中的碘单质利用化学转化法重新富集在水中的方法称为___________,碘单质与浓NaOH溶液发生反应的离子方程式为______________________________。
反萃取法
3I2+6OH-====5I-+I+3H2O
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一、溴、碘提取中仪器选择与装置分析
1.从某含Br-的废水中提取Br2的过程包括:过滤、氧化、萃取(需选择合适的萃取剂)及蒸馏等步骤。已知:
提升 关键能力
物质 Br2 CCl4 正十二烷
密度/(g·cm-3) 3.119 1.595 0.753
沸点/℃ 58.76 76.8 215~217
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下列说法不正确的是 ( )
A.甲装置中Br-发生的反应为2Br-+Cl2====Br2+2Cl-
B.甲装置中NaOH溶液每吸收0.1 mol Cl2,转移0.1 mol e-
C.用乙装置进行萃取,含Br2的有机层在下层
D.用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2
C
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解析:非金属性:Cl>Br,则Cl2与Br-可发生反应,离子方程式为2Br-+Cl2====Br2+2Cl-,故A正确;氯气与NaOH溶液发生反应:2NaOH+Cl2 ====NaCl+NaClO+H2O,吸收1 mol Cl2转移1 mol电子,则每吸收0.1 mol Cl2,转移0.1 mol e-,故B正确;选用正十二烷作萃取剂,用乙装置进行萃取,溶解Br2的有机层在上层,故C错误;蒸馏时沸点低的先被蒸馏分离出来,则用丙装置进行蒸馏时先收集到的是Br2,故D正确。
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2.用灼烧法证明海带中含有碘元素,各步骤选用的实验用品不必都用到的是( )
选项 实验步骤 实验用品
A 步骤1:将海带灼烧灰化
B 步骤2:将海带灰溶解、过滤
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答案:C
选项 实验步骤 实验用品
C 步骤3:氧化滤液中的I-
D 步骤4:检验碘元素
解析:氧化滤液中的I-用不到容量瓶,故选C。
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二、“微流程”分析溴、碘的提取
3.(2026·广西南宁高三月考)从海带中提取碘单质,成熟的工艺流程如
下,下列关于海带提碘的说法不正确的是( )
A.在蒸发皿中灼烧干海带,并用玻璃棒搅拌
B.往含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,I-发生氧化反应
C.往碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.将碘水加入CCl4中,通过萃取、分液得到I2的CCl4溶液
A
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解析:灼烧固体应使用坩埚,A项说法错误;酸性条件下H2O2能将I-氧化为I2,B项说法正确;淀粉遇碘单质变蓝,C项说法正确;将碘水加入CCl4中,通过萃取、分液可得到I2的CCl4溶液,D项说法正确。
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4.从I2-CCl4溶液中提取碘可用反萃取法,其流程如图所示。
以下是反萃取过程的操作,请按要求填空:
(1)操作1中向装有I2的CCl4溶液的__________(填仪器名称)中加入少量
6 mol/L NaOH溶液,反应的离子方程式为_________________________ __________。
分液漏斗
3I2+6OH-====5I-+I
+3H2O
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解析:在进行反萃取时,操作1向装有I2的CCl4溶液的分液漏斗中加入少量6 mol/L NaOH溶液,I2与NaOH发生歧化反应生成NaI、NaIO3、H2O,该反应的离子方程式为3I2+6OH-====5I-+I+3H2O。
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(2)振荡至溶液的______色消失,静置、分层,则______(填“上”或“下”)层为CCl4。
解析:振荡至溶液的紫红色消失,然后静置、分层,由于CCl4的密度比水大,且与水互不相溶,因此下层为CCl4。
紫红
下
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(3)将含碘元素的碱溶液从仪器的______(填“上”或“下”)口倒入烧杯中;边搅拌边加入几滴45% H2SO4溶液,溶液立即转为棕黄色,并析出碘晶体。
解析:分液时将含碘元素的碱溶液从分液漏斗的上口倒入烧杯中;边搅拌边加入几滴45% H2SO4溶液,发生反应:5I-+I+6H+====3I2+3H2O,反应生成I2使水溶液立即转为棕黄色,并析出碘晶体。
上
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练真题 明考向
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1.(2024·浙江1月选考)为回收利用含I2的CCl4废液,某化学兴趣小组设
计方案如图所示,下列说法不正确的是( )
A.步骤Ⅰ中,加入足量Na2CO3溶液充分反应后,上下两层均为无色
B.步骤Ⅰ中,分液时从分液漏斗下口放出溶液A
C.试剂X可用硫酸
D.粗I2可用升华法进一步提纯
B
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解析:由题给流程可知,向含碘的四氯化碳废液中加入碳酸钠溶液,碳酸钠溶液与碘反应得到含有碘化钠和碘酸钠的混合溶液,分液得到四氯化碳和溶液A;向溶液A中加入硫酸,碘化钠和碘酸钠在硫酸溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘。由分析可知,步骤Ⅰ中,加入足量碳酸钠溶液发生的反应为碳酸钠溶液与碘反应得到含有碘化钠和碘酸钠的混合溶液,则充分反应后,上下两层均为无色,上层为含有碘化钠和碘酸钠的混合溶液,下层为四氯化碳,故A正确;四氯化碳的密度大于水,加
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入足量碳酸钠溶液充分反应后,上下两层均为无色,上层为含有碘化钠和碘酸钠的混合溶液,下层为四氯化碳,则分液时应从分液漏斗上口倒出溶液A,故B错误;由分析可知,向溶液A中加入硫酸的目的是使碘化钠和碘酸钠在硫酸溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘,则试剂X可用硫酸,故C正确;碘受热会发生升华,所以实验制得的粗碘可用升华法进一步提纯,故D正确。
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2.(2024·辽宁卷)H2O2分解的“碘钟”反应美轮美奂。将一定浓度的三种溶液(①H2O2溶液;②淀粉、丙二酸和MnSO4混合溶液;③KIO3、稀硫酸混合溶液)混合,溶液颜色在无色和蓝色之间来回振荡,周期性变
色;几分钟后,稳定为蓝色。下列说法错误的是( )
A.无色→蓝色:生成I2
B.蓝色→无色:I2转化为化合态
C.H2O2起漂白作用
D.淀粉作指示剂
C
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解析:分析该“碘钟”反应的原理:①在Mn2+的催化下H2O2与I反应生成I2,在淀粉指示剂的作用下溶液变蓝色;②生成的I2又会与H2O2反应生成I,使溶液变回无色;③生成的I2可以与丙二酸反应生成琥珀色的ICH(COOH)2,溶液最终会变成蓝色。根据分析,溶液由无色变为蓝色说明有I2生成,A正确;根据分析,溶液由蓝色变为无色,是将I2转化为I,I2转化为化合态,B正确;根据分析,H2O2在此过程中参加反应,不起漂白作用,C错误;在此过程中,因为有I2的生成与消耗,淀粉在这个过程中起到指示剂的作用,D正确。
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3.(2023·辽宁卷)某小组进行实验,向10 mL蒸馏水中加入0.4 g I2,充分振荡,溶液呈浅棕色,再加入0.2 g锌粒,溶液颜色加深;最终紫黑色晶体消失,溶液褪色。已知(aq)为棕色,下列关于颜色变化的解释错误
的是( )
选项 颜色变化 解释
A 溶液呈浅棕色 I2在水中溶解度较小
B 溶液颜色加深 发生了反应:I2+I-⥫⥬
C 紫黑色晶体消失 I2(aq)的消耗使溶解平衡I2(s)⥫⥬I2(aq)右移
D 溶液褪色 Zn与有色物质发生了置换反应
D
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解析:向10 mL蒸馏水中加入0.4 g I2,充分振荡,溶液呈浅棕色,说明I2的浓度较小,因为I2在水中溶解度较小,A项正确;已知(aq)为棕色,加入0.2 g锌粒后,Zn与I2反应生成ZnI2,生成的I-与I2发生反应I-+I2⥫⥬,生成的使溶液颜色加深,B项正确;I2在水中存在溶解平衡I2(s)⥫⥬I2(aq),Zn与I2反应生成的I-与I2(aq)反应生成,I2(aq)浓度减小,上述溶解平衡向右移动,紫黑色晶体消失,C项正确;最终溶液褪色是Zn与有色物质发生了化合反应,不是置换反应,D项错误。
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4.(2022·河北卷)下列图示装置不能达到实验目的的是( )
A.装置甲用CCl4萃取溴水中的Br2
B.装置乙除去Cl2中的HCl并干燥
C.装置丙验证铁的吸氧腐蚀
D.装置丁实验室制备少量NH3
D
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解析:四氯化碳和水不互溶,溴在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度,则装置甲能达到用四氯化碳萃取溴水中溴的实验目的,故A不符合题意;浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,盛有饱和食盐水的洗气瓶能用于除去氯化氢气体,盛有浓硫酸的洗气瓶能用于干燥氯气,则装置乙能达到除去氯气中的氯化氢气体并干燥的实验目的,故B不符合题意;铁丝网在氯化钠溶液中发生吸氧腐蚀会使试管内气体的物质的量减小,气体压强减小,红墨水会进入导气管中形成一段液柱,则装置丙能达到验证铁的吸氧腐蚀的实验目的,故C不符合题意;由图可知,装置丁的向下排空气法收集氨气的试管中导管应伸入试管底部且没有排出气体的出口,则装置丁不能达到实验室制备少量氨气的实验目的,故D符合题意。
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