高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用导学案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册微项目 海带提碘与海水提溴——体验元素性质递变规律的实际应用导学案，共7页。学案主要包含了海带提碘，海水提溴等内容，欢迎下载使用。

——体验元素性质递变规律的实际应用


一、海带提碘


海带、紫菜等藻类植物中含有丰富的碘元素，燃烧的灰烬中碘元素以碘化物的形式存在。实验室里从海带灰中提取碘单质的流程如下：





问题探究：


1．第①步灼烧海带用到哪些仪器？


提示：坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架、酒精灯、玻璃棒。


2．第③步获取含I－溶液的操作名称是什么？


提示：过滤。


3．书写第④步反应的离子方程式，并分析还可选取哪些物质作为此反应的氧化剂，其依据是什么？


提示：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；由元素周期表中元素性质的递变规律知：氧化性Cl2>Br2>I2，因为氯水、溴水均可作提取碘的氧化剂；从氧化性强弱角度分析：FeCl3、H2O2也可用作提取碘的氧化剂。


4．第⑤步实验操作的名称是什么？选择萃取剂的条件是什么？本实验的萃取剂可选用什么物质？


提示：萃取分液。萃取剂的条件是萃取剂和原溶剂互不相溶，二者是溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度。本实验可选用苯、四氯化碳、汽油作萃取剂，不用酒精作萃取剂。


5．如何将碘单质从四氯化碳溶液中提取出来？


提示：(1)根据I2和CCl4熔沸点不同，可用蒸馏的方法得到碘单质。(2)反萃取法：具体步骤如下





二、海水提溴





问题探究：


1．为什么选晒盐后的苦卤而不是海水作为提取溴单质的原料？


提示：苦卤中Br－的浓度比海水大得多。


2．向苦卤中通入Cl2继而通入热空气可得粗溴，在此过程中体现了溴的哪些性质？


提示：(1)溴的氧化性不如氯气强，可用置换法制备溴单质；(2)溴易挥发，因此可用热空气从溶液中分离出来。


3．如何由粗溴制备高纯度溴？


提示：吹出的溴蒸气和吸收剂SO2、H2O发生反应，转化为HBr，然后再用氯气将其氧化得到溴单质。


拓展升华


1．物质分离与提纯的基本思路是什么？常见的物质分离方法有哪些？


提示：分析被提纯物质与其他物质性质(包括物理性质和化学性质)的差异、选择适宜的分离方法。常见的物质分离方法有过滤、结晶、蒸馏、萃取、升华、反萃取法等。


2．使用反萃取法分离和提纯物质的操作过程要求是什么？


提示：(1)除杂试剂必须过量；(2)过量试剂必须除尽(因过量试剂会形成新的杂质)；(3)除杂途径必须选最佳。


3．实验室如何制备溴单质？请比较实验室提取溴单质与工业提取溴的异同？


提示：实验室制备溴的原理：MnO2＋2NaBr＋3H2SO4 2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋Br2↑。实验室制备溴和工业制备溴的相同点：都是Br－被氧化得Br2；不同点：工业提取溴需经过复杂的富集、分离、提纯等生产工艺流程。


4．工业上常利用电解饱和食盐水的方法提取氯气，本项目中利用氧化剂来提取碘单质和溴单质。请结合元素周期律知识解释采用不同方法提取氯、溴、碘单质的原因。


提示：根据周期表中元素性质递变规律知氯气的氧化性较强，需要氧化性更强，价格更贵的氧化剂才能制得，综合考虑获取多种物质，降低生产成本等因素，采用电解的方法制备氯气更合适。而溴、碘单质的氧化性较弱，容易被廉价的氧化剂——氯气氧化置换制得。





1．欲将固体碘与食盐的混合物分离开，最好的方法是( )


A．溶解、过滤 B．溶解、结晶


C．溶解、加AgNO3，过滤 D．加热升华


D [固体碘加热可以升华，遇冷结晶。]


2．下列说法不正确的是( )





A．图Ⅰ振荡后静置，上层溶液颜色变浅或消失


B．图Ⅱ所示装置用酒精提取溴水中的溴


C．用CCl4提取溴水中的Br2


D．在溶液中先加入氯水再加入CCl4，振荡、静置、观察下层溶液显橙色，检验Br－的存在


B [A正确，Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O，上层溶液颜色变浅或消失；B不正确，酒精易溶于水，不能用酒精萃取溴水中的溴；C正确，可以用CCl4萃取溴水中的溴；D正确，2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，CCl4比水密度大，Br2溶于CCl4，所以下层显橙色。]


3．向NaI和NaBr的混合溶液中通入足量的Cl2，充分反应后将溶液蒸干，灼烧残余物，最后剩下的物质是( )


A．NaCl、I2、Cl2 B．NaCl、I2


C．NaCl、NaBr D．NaCl


D [通入足量的Cl2，溶液中的NaI、NaBr均完全反应，2NaI＋Cl2===2NaCl＋I2,2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2，因为Br2易挥发，I2易升华，因此将溶液蒸干、灼烧后只剩下NaCl。]


4．海水提溴过程中将Br－氧化成Br2，可向其中加入氧化剂，合适的是( )


A．酸性KMnO4溶液 B．氯水


C．FeCl3溶液 D．碘水


B [Fe3＋和I2的氧化性都不如Br2的强，C、D不正确；酸性KMnO4溶液能氧化Br－，但不适合工业生产用，KMnO4价格比较贵。]


5．海带中含有丰富的碘。为了从海带中提取碘，某研究性学习小组设计并进行了以下实验：





请填写下列空白：


(1)步骤①灼烧海带时，除需要三脚架、泥三角外，还需要用到的实验仪器是 (从下列仪器中选出所需的仪器，将标号字母填写在空白处)。


A．烧杯 B．表面皿 C．坩埚 D．酒精灯 E．干燥器


(2)步骤④一定发生的化学反应类型是 。


A．化合反应 B．分解反应 C．氧化还原反应


(3)步骤⑤所用的主要仪器是 。步骤③的实验操作名称是 。


(4)①～⑥操作中，使用玻璃棒的是 (填序号)。


(5)请设计简单实验，验证⑤提取碘后的水溶液中是否含有碘单质。


。


[解析] (1)灼烧固体时还用到坩埚和酒精灯。


(2)经步骤④使碘离子变为碘单质，发生氧化还原反应。


(3)分液的主要仪器是分液漏斗。分离固体和溶液用过滤的方法。


(4)能使用玻璃棒的是①灼烧、②浸泡(溶解)和③过滤。


(5)利用淀粉遇I2变蓝检验。


[答案] (1)CD (2)C (3)分液漏斗 过滤


(4)①②③


(5)取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色(如果变蓝，说明有单质碘)


6．海水中溴元素以Br－形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如图：





(1)步骤①反应的离子方程式是 ，


步骤③反应的化学方程式是 。


(2)从理论上考虑，下列物质也能吸收Br2的是 (填序号)。


A．NaOH B．FeCl2


C．Na2SO3 D．H2O


(3)步骤③中氧化剂是 ，若反应中生成2 ml HBr，则消耗 ml SO2。


(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是 。


[解析] (1)读懂流程图，可以写出2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－，SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4。(2)只从理论上考虑，NaOH具有强碱性，能吸收Br2，Fe2＋、SOeq \\al(2－,3)具有还原性也能吸收Br2，但Br2在水中的溶解度较小，不能充分吸收。(3)Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该反应中氧化剂为Br2，还原剂为SO2，反应中每生成2 ml HBr，则消耗1 ml SO2。(4)最后再向含HBr的溶液中通入适量Cl2，蒸馏得到Br2。经过上述反应过程知氧化性由强到弱的顺序为Cl2>Br2>SO2。


[答案] (1)2Br－＋Cl2===Br2＋2Cl－ SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr


(2)ABC (3)Br2 1


(4)Cl2>Br2>SO2


7．通过海水晾晒可得粗盐，粗盐中除含有NaCl外，还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质。制备精盐的各步操作流程如下：





(1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是





。


(2)第②、④步操作的目的分别是除去粗盐中的Na2SO4和CaCl2，需要加入的试剂依次是 (填化学式)。


(3)第⑥步操作中发生反应的化学方程式为





。


(4)在第③步操作中，选择的除杂试剂不能是KOH溶液，理由


是 。


(5)第⑤步操作中，需要的仪器有 、 、 、 。


[解析] (1)在第⑦步蒸发过程中要用玻璃棒搅拌，目的是防止液体局部受热温度过高，造成液滴飞溅。(2)第②步操作的目的是除去粗盐中的硫酸钠，则需要加入过量BaCl2溶液，第④步操作是为了除去CaCl2及过量的BaCl2，则需要加入过量Na2CO3溶液。(3)第⑥步操作的目的是除去滤液中过量的氢氧化钠和碳酸钠，所以发生反应的化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑。(4)不能用KOH溶液、会引入新杂质K＋。


[答案] (1)防止液体局部受热温度过高，造成液滴飞溅


(2)BaCl2、Na2CO3


(3)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑


(4)会引入新杂质K＋ (5)漏斗 烧杯 玻璃棒 铁架台(带铁圈)