人教版高考化学一轮复习专题4非金属及其化合物第5单元溴碘的性质与提取环境保护与绿色化学学案

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第五单元　溴、碘的性质与提取　环境保护与绿色化学[课标解读]　1.了解卤素的性质与卤离子的检验。　2.了解海水的综合利用——海水提镁、溴和碘的原理与工艺。3．了解常见环境的污染与防治，了解化学与环境的关系，了解“绿色化学”的重要性。　卤素的性质与卤素离子的检验知识梳理1．卤素的性质(1)卤素单质的相似性卤素原子核外最外层电子数均为7，易得到电子，表现非金属性。①都能与大多数金属反应，如2Fe＋3Br2===2FeBr3，但I2与Fe反应生成FeI2。②都能与H2反应生成HX：X2＋H2===2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。③都能与水反应：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外：2F2＋2H2O===4HF＋O2)。④都能与碱溶液反应：X2＋2OH－===X－＋XO－＋H2O(F2例外)。(2)卤素的递变性卤素(从F→I)的电子层依次增多，原子半径逐渐增大，非金属性逐渐减弱。(3)卤素及其化合物的特性氟①F2氧化性最强，F－的还原性最弱②与H2反应在暗处即爆炸，F2与盐溶液反应时，F2先与H2O反应③HF是弱酸，能腐蚀玻璃，故应保存在铅制器皿或塑料瓶中；有毒溴①Br2是红棕色液体，易挥发②Br2易溶于有机溶剂，CCl4、汽油可作Br2的萃取剂③盛溴的试剂瓶中加水，进行水封，保存液溴时不能用橡胶塞④AgBr具有感光性，见光易分解，可用于制照相底片或感光纸碘①I2遇淀粉变蓝色②I2加热时易升华③I2易溶于有机溶剂④食用盐中加入KIO3可用于补碘，防治甲状腺肿大⑤AgI具有感光性，见光易分解，可用于人工降雨[辨易错](1)F2、Cl2、Br2、I2与Fe反应均生成＋3价铁的化合物。   (　　)(2)F2、Cl2、Br2与H2O反应的原理相似。 (　　)(3)F2、Cl2、Br2、I2的熔沸点和密度均逐渐增大。 (　　)(4)F2通入NaCl溶液中可生成Cl2。 (　　)[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×2．卤素离子的检验(1)AgNO3溶液——沉淀法(2)置换——萃取法注意：Br2、I2在水、有机溶剂中的颜色比较 Br2I2水橙色→黄色褐色→黄色有机溶剂(苯、CCl4、汽油)橙红色→橙色紫色→紫红色[深思考]已知在酸性条件下，IO与I－反应生成I2，请设计实验检验食盐中是否含IO？[答案]　将少量食用盐溶于白醋中，然后将溶液滴到淀粉­KI试纸上，若试纸变蓝色，说明此食用盐为加碘食盐(其他合理答案也可)。知识应用建筑工地常用的NaNO2因外观和食盐相似，又有咸味，容易使人误食中毒。已知NaNO2能发生如下反应：(1)配平上述反应，将化学计量数填入中。(2)根据上述反应，利用试纸与生活中的常见物质①水、②淀粉­碘化钾试纸、③淀粉、④白酒、⑤食醋 鉴别NaNO2和NaCl，实验时最适合的组合为        (填序号)。[答案]　(1)2　4　2　1　2　2(2)②⑤命题点1　卤素的性质及应用1．下列关于卤素(用X表示)的叙述，错误的是 (　　)A．卤素单质与水反应均可用X2＋H2OHXO＋HX表示B．HX都极易溶于水，它们的热稳定性随X的核电荷数的增加而减小C．卤素单质的颜色由F2→I2随相对分子质量增大而变深D．X－的还原性依次为F－<Cl－<Br－<I－A　[F2与H2O反应生成HF和O2，A项错误。]2．(2020·南通模拟)CsICl2常用于化学上的分子筛技术，CaOCl2常用于漂白、消毒。下列判断正确的是(　　)A．CsICl2、CaOCl2中的卤族元素都显－1价B．向CaOCl2溶液中滴加稀硫酸可能产生黄绿色气体C．CsICl2溶液不能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．向CsICl2、CaOCl2溶液中分别滴加硫酸亚铁溶液，均无明显颜色变化B　[A项，CsICl2中的I为＋1价，错误；B项，CaOCl2可写为CaCl2·Ca(ClO)2，加入酸Cl－与ClO－反应生成Cl2，正确；C项，CsICl2中的Cl－能使酸性KMnO4溶液褪色，错误；D项，CaOCl2中的ClO－能氧化Fe2＋，错误。]3．某化学小组用如图所示装置验证卤素单质氧化性的相对强弱。下列说法不正确的是(　　)A．E处棉花球变成黄色，说明Cl2的氧化性比Br2强B．F处棉花球变成蓝色，说明Br2的氧化性比I2强C．E处发生反应的离子方程式为Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2D．G装置中NaOH溶液与Cl2反应的离子方程式为2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2OB　[在F处，可能是未反应完的Cl2与KI发生反应置换出I2，使淀粉变蓝色，不能说明Br2的氧化性比I2强。]命题点2　卤素离子的检验4．下列叙述中正确的是  (　　)A．能使湿润的淀粉­KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2或Br2B．用硝酸酸化的硝酸银溶液能一次鉴别NaCl、NaBr、KI三种失去标签的溶液C．某溶液加入CCl4，CCl4层显紫色，证明原溶液中存在I－D．某浅黄色的溴水，加入CCl4振荡静置后，上层显橙红色B　[还有很多氧化剂(如HNO3、O3等)能将I－氧化为I2，A项错误；碘单质的CCl4溶液显紫色，C项错误；CCl4的密度比水大，应下层显橙红色，D项错误。]　溴、碘的提取知识梳理1．海水水资源的利用(1)海水水资源的利用海水水资源的利用，主要包括海水的淡化和直接利用海水进行循环冷却等。(2)海水淡化方法及原理淡化方法原理蒸馏法将海水加热蒸发汽化，然后蒸气冷凝而得到蒸馏水电渗析法利用阴、阳离子交换膜对水中阴离子、阳离子的选择性透过，在外加直流电场作用下，使水中的一部分离子转移到另一部分水中而达到除盐目的离子变换法用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂除去海水中的阳离子和阴离子得到去离子水2.溴、碘的提取(1)海水提溴①工艺流程②基本步骤及主要反应(2)①海带中含有碘元素的检验②海带中碘的提取a．化学原理(离子方程式)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－。b．主要的物理原理：单质碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸馏法将碘与有机溶剂分开。3．海水中其他资源的开发利用(1)从海水中提取核能开发的重要原料：铀和重水。(2)潮汐能、波浪能等是有待开发的新型能源。命题点　海水资源的开发利用1．海洋是一座巨大的化学资源宝库，如图是从海水中提取若干种化学物质的流程图，则下列说法正确的是(　　)A．除去粗盐中的SO、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，①中加入试剂的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸B．②中包含制取MgCl2溶液、无水MgCl2及电解熔融状态的MgCl2几个阶段C．氯碱工业可直接得到H2、O2、NaOHD．SO2水溶液吸收Br2的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===2H＋＋SO＋2HBrB　[A项中的加入顺序会导致Ba2＋无法除尽，A错误；单质镁是通过电解熔融MgCl2(无水)的方法制取的，B正确；氯碱工业的产品中不含O2，C错误；HBr为强酸，写离子方程式应拆为“H＋＋Br－”，D错误。]2．从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下。下列关于海水制碘的说法，不正确的是(　　)干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌B．含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”A　[灼烧固体时应在坩埚中，A项不正确。]3．(1)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为                                          ；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式为                                  。(2)从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O的操作为            ，过滤、洗涤干燥。[答案]　(1)MgCl2(熔融)通电,Mg＋Cl2↑　Mg＋2H2O高温,Mg(OH)2＋H2↑(2)加入一定盐酸，蒸发浓缩，冷却结晶(1)镁在空气中燃烧，可与空气中的O2、N2及CO2反应，所得固体产物可能是MgO、Mg3N2、C的混合物。(2)Na、Mg等活泼金属着火，不能用CO2灭火。(3)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。　环境保护与绿色化学知识梳理1．常见环境污染(1)环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。一般说的“三废”：主要是指废气、废水和废渣。(2)常见环境污染及其成因①酸雨——有关的物质为SO2和氮氧化合物。b．硝酸型酸雨：NOx排入大气中后，与空气(O2)、水反应生成HNO3随雨雪降到地面。即NOxHNO3。②光化学烟雾——主要是氮氧化合物和碳氢化合物造成的。③臭氧层空洞——主要是氟氯代烃、氮氧化合物等的排放引起的。④温室效应——主要是由于大气中CO2等的含量的不断增加造成的。CH4等烃类也能引起温室效应。⑤白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。⑥水华、赤潮——含大量氮、磷的生活污水及工农业废污水的任意排放造成水体富营养化。⑦PM2.5——大气中直径小于或等于2.5×10－6 m的颗粒物，它主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤等)。⑧雾霾——雾和霾的统称。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物(PM)这三项是雾霾主要污染物，前两者为气态污染物，最后一项颗粒物才是加重雾霾天气污染的罪魁祸首。⑨居室污染——甲醛、苯、甲苯、氡对空气的污染。来源于建筑、装修材料等。2．SO2、NOx的消除方法(1)SO2的消除方法①钙基固硫法：将生石灰和含硫的煤混合燃烧，S转化为CaSO4。反应原理为CaO＋SO2CaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4，总反应方程式为2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。②氨水脱硫法：将SO2通过氨水及氧化生成氮肥(NH4)2SO4。反应原理为：2NH3·H2O＋SO2===(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2===2(NH4)2SO4。(2)NOx的消除①碱液吸收法 工业尾气中NOx常用碱液吸收处理，NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。②催化转化法在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)，或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。3．环境保护(1)空气质量日报主要包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”。目前计入的污染物主要是SO2、NOx、固体小颗粒。(2)环境保护的措施①对工业携带的废气颗粒物进行回收利用。②工业、生活污水经处理达标后再排放，限制使用含N、P的洗涤剂。③回收废弃塑料，研制可降解塑料。4．绿色化学(1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。(2)特征①采用无毒、无害的原料；②在无毒、无害的条件(包括催化剂、溶剂)下进行；③产品应该是环境友好的；④具有“原子经济性”，即反应具有高选择性、极少副产物，甚至实现“零排放”。此外，它还应当满足“物美价廉”的传统标准。(3)原子经济性①原子经济性可用原子利用率来衡量，其定义式可表示为：原子利用率＝×100%。②经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。③最高目标：原子利用率为100%，如化合反应和加成反应。[辨易错](1)化石燃料大量燃烧产生大量的CO2导致酸雨的形成。 (　　)(2)CO2能够产生温室效应，故CO2为大气污染气体。 (　　)(3)汽车尾气污染是城市空气污染的重要来源，如果将汽油标准由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”这意味着汽车不再排放氮氧化物。               (　　)(4)植树造林可以减少大气污染物，属于绿色化学的理念。   (　　)[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×知识应用原子经济性是绿色化学的重要特征，可以利用反应的原子利用率进行判断，请计算下列制备环氧乙烷()的原子利用率。[解析]　(1)原子利用率：×100%≈42.3%。(2)原子利用率：×100%≈25.4%。(3)原子利用率：×100%＝100%。(4)原子利用率：×100%≈23.7%。[答案]　(1)42.3%　(2)25.4%　(3)100%　(4)23.7%命题点　环境污染、保护与绿色化学1．汽车尾气含氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(CxHy)、一氧化碳等，直接排放容易造成“雾霾”。因此，不少汽车都安装尾气净化装置(净化处理过程如图)。下列有关叙述，错误的是(　　)A．尾气造成“雾霾”与汽油未充分燃烧有关B．尾气处理过程，氮氧化物(NOx)被还原C．Pt­Rh催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率D．使用氢氧燃料电池作汽车动力能有效控制雾霾C　[催化剂不能改变平衡转化率，只能改变反应的速率，C项错误。]2．(2021·常熟抽测)下列做法不符合保护环境理念的是(　　)A．推广使用氢能，缓解温室效应B．利用二氧化碳制取可降解塑料，减少白色污染C．推广使用电动汽车，避免光化学烟雾发生D．将生活垃圾运输到无人区，减少对人类生活的影响D　[将生活垃圾运输到无人区，仍然对环境造成污染，D项符合题意。]3．汽车尾气中的氮氧化合物(NOx)与大气中的NH3发生如下作用，形成一种雾霾。  NOxN2O5HNO3烟(一种雾霾)有关该雾霾的叙述错误的是(　　)A．该雾霾中含硝酸铵固体B．反应②是非氧化还原反应C．NH3是形成该雾霾的催化剂D．NH3可能来自过度施用氮肥C　[HNO3遇NH3生成NH4NO3，因此该雾霾中含硝酸铵固体，A项正确；反应②为N2O5＋H2O===2HNO3，为非氧化还原反应，B项正确；氨气是形成该雾霾的反应物，而不是催化剂，C项错误；氮肥中的NH可转化为氨气，故大气中的NH3可能来自过度施用氮肥，D项正确。]4．工业上常采用生物硝化法将NH转化为NO来处理氨氮废水，工作流程如图，下列说法错误的是(　　)A．生物硝化法处理废水，会导致水体pH逐渐下降：NH＋2O2===NO＋2H＋＋H2OB．长期过量使用NH4Cl等铵态化肥，易导致土壤酸化，水体富营养化C．检验NH所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸D．微生物保持活性的pH范围为7～9，可以加入石灰石来调节水体的pHC　[NH4Cl水解呈酸性，长期过量使用会导致土壤酸化，也会导致水体富营养化，B项正确；检验NH应使用红色石蕊试纸，C项错误；生物硝化法处理废水会使水体呈酸性，可以加入石灰石与H＋反应来调节水体的pH，A、D项正确。][真题验收]1．(2020·全国卷Ⅱ，T9)二氧化碳的过量排放可对海洋生物的生存环境造成很大影响，其原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)A．海水酸化能引起HCO浓度增大、CO浓度减小B．海水酸化能促进CaCO3的溶解，导致珊瑚礁减少C．CO2能引起海水酸化，其原理为HCOH＋＋COD．使用太阳能、氢能等新能源可改善珊瑚的生存环境    C　[根据图示可知CO2的过量排放，能导致海水中CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO平衡右移；H＋又能与珊瑚礁溶解生成的CO结合生成HCO，促使CaCO3Ca2＋＋CO平衡右移，从而使珊瑚礁减少。结合上述分析可知海水酸化，海水中H＋和HCO的浓度均增大，使海水中CO的浓度减小，A项正确；H＋可结合珊瑚礁溶解产生的CO，故能促进CaCO3的溶解，使珊瑚礁减少，B项正确；CO2引起海水酸化的原理为CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO，C项错误；使用太阳能、氢能等新能源，能有效减少CO2的排放，利于改善珊瑚的生存环境，D项正确。]2．(2020·江苏高考，T9)下列关于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的说法正确的是(　　)A．NaOH的碱性比Mg(OH)2的强    B．Cl2得到电子的能力比Br2的弱C．原子半径r：r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)D．原子的最外层电子数n：n(Na)<n(Mg)<n(Cl)<n(Br)A　[元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，A项正确；Cl的非金属性强于Br，则Cl2得到电子的能力比Br2强，B项错误；同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序为r(Na)>r(Mg)>r(Cl)，C项错误；Na、Mg、Cl、Br原子的最外层电子数分别为1、2、7、7，D项错误。]3．(2018·全国卷Ⅱ)研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关  (如图所示)。下列叙述错误的是 (　　)A．雾和霾的分散剂相同  B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵  C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关C　[雾和霾的分散剂均为空气，A项正确；结合图示可知形成雾霾的无机颗粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B项正确；根据图示可知空气中NOx、SO2分别转化为HNO3、H2SO4后，吸收空气中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成无机颗粒物的反应物，C项错误；过度施用氮肥，会导致空气中挥发的NH3浓度增大，与雾霾的形成有关，D项正确。]4．(2015·全国卷Ⅱ)海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是(　　)A．向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B．粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C．工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D．富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2将其还原吸收C　[工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的石灰乳进行沉淀，而不选用NaOH，C项错误。][新题预测]1．碘在地壳中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，几种粒子之间的转化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．向含I－的溶液中通入Cl2，所得溶液加入淀粉后溶液一定变蓝B．途径Ⅱ中若生成1 mol I2，消耗1 mol NaHSO3C．氧化性的强弱顺序为Cl2>I2>IOD．一定条件下，I－与IO反应可能生成I2D　[向含I－的溶液中通入适量Cl2，可产生碘单质，能使淀粉溶液变蓝，向含I－的溶液中通入过量Cl2，生成IO，不能使淀粉溶液变蓝，故A项错误；根据转化关系2IO～I2～10e－，HSO～SO～2e－，途径Ⅱ中若生成1 mol I2，消耗5 mol NaHSO3，故B项错误；由途径Ⅰ可知氧化性Cl2>I2，由途径Ⅱ可知氧化性I2<IO，由途径Ⅲ可知氧化性Cl2>IO，故氧化性的强弱顺序为Cl2>IO>I2，故C项错误；一定条件下，I－与IO可发生归中反应生成I2，故D项正确。]2．(2021·江苏模拟)下列做法不符合生态环境保护的是(　　)A．推广新能源汽车，减少氮氧化物排放B．研发可降解塑料，控制白色污染产生C．直接灌溉工业废水，充分利用水资源D．施用有机肥料，改善土壤微生物环境C　[工业废水含有大量的污染物如重金属、含磷物质等，不能直接灌溉，C项符合题意。]3．燃煤工业锅炉烟气中含有1%～3%的CO和0.02%～0.04%的NO，在新型催化剂作用下可消除CO和NO两种有害气体，反应机理如图所示，在反应过程中CO可被O2氧化。下列说法正确的是(　　)A．温度越高越有利于有害气体的消除B．O2浓度越大催化除杂效果越好C．催化反应的速率由氧化吸附过程决定D．总反应方程式为2NO＋2CO===N2＋2CO2C　[催化剂有活性温度，温度过高时催化剂有可能失去催化活性，因此温度过高不利于有害气体的消除，A项错误；反应过程中CO可被O2氧化，因此O2浓度过大，催化除杂效果会降低，B项错误；催化反应的反应速率由分步反应中的慢反应决定，即由氧化吸附过程决定，C项正确；反应Ⅰ为2NO＋O22NO2，反应Ⅱ为4CO＋2NO2N2＋4CO2，故总反应方程式为2NO＋O2＋4CON2＋4CO2，D项错误。]