新高考化学一轮复习精品学案 第5章 第21讲　卤族元素　溴、碘单质的提取（含解析）

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考点一 卤素单质的性质及X－的检验
1．卤族元素
卤族元素又称卤素，位于元素周期表的第ⅦA族，价电子排布为ns2np5。
2．溴、碘单质物理性质比较
3.氯、溴、碘单质化学性质比较
4.氟的特殊性
(1)氟无正化合价。
(2)F2能与水反应放出O2，化学方程式：2H2O＋2F2===4HF＋O2。
(3)在HX中，HF的熔、沸点最高，氢氟酸是弱酸，能腐蚀玻璃。
5．卤素离子的检验方法
(1)AgNO3溶液——沉淀法
未知液eq \(――――――――――――→,\s\up7(滴加稀硝酸和AgNO3溶液))生成eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(白色沉淀，则有Cl－,浅黄色沉淀，则有Br－,黄色沉淀，则有I－))
(2)置换——萃取法
未知液eq \(―――――――――→,\s\up7(加适量新制饱和氯水),\s\d5(振荡))eq \(――――――――――――→,\s\up7(加入CCl4下层或汽油上层),\s\d5(振荡))
有机层呈eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(红棕色或橙红色，表明有Br－,紫色、浅紫色或紫红色，表明有I－))
(3)氧化——淀粉法检验I－
未知液eq \(―――――――――――――――→,\s\up7(加入适量新制饱和氯水或双氧水),\s\d5(振荡))eq \(――――→,\s\up7(淀粉溶液),\s\d5(振荡))蓝色溶液，表明有I－
应用举例
鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是②④⑤(填序号)。
①碘水、淀粉溶液 ②氯水、CCl4 ③溴水、苯 ④硝酸、AgNO3溶液 ⑤氯水、苯 ⑥CCl4、淀粉溶液
1．卤素气态氢化物的水溶液都是强酸溶液( )
2．浓H2SO4能干燥HCl，所以浓硫酸也能干燥HBr( )
3．加碘盐能使淀粉变蓝( )
4．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( )
5．液溴易挥发，在存放液溴的试剂瓶中应加水封( )
6．用加热的方法可将NaHCO3中混有的少量碘除去( )
7．可用F2与NaCl溶液反应产生Cl2，检证F2的氧化性大于Cl2( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.√ 6.× 7.×
一、Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验探究
1．某小组用如图所示装置比较氯、溴、碘单质的氧化性强弱(夹持仪器已略去，气密性已检查)。
实验过程：
Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。
Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。
Ⅲ.当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。
Ⅳ.……
(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是________。
(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)B中溶液发生反应的离子方程式是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是__________________________
________________________________________________________________________。
(5)过程Ⅲ实验的目的是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因：同主族元素从上到下，__________，得电子能力逐渐减弱。
答案 (1) (2)湿润的淀粉-KI试纸变蓝
(3)Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－ (4)打开活塞b，将少量C中溶液滴入D中，关闭活塞b，取下D振荡，静置后CCl4层变为紫红色 (5)确认C的黄色溶液中无Cl2，排除Cl2对溴置换碘实验的干扰 (6)原子半径逐渐增大
解析 A中滴加浓盐酸后，发生反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，生成黄绿色气体Cl2，在A、B、C中分别发生反应：Cl2＋2KI===2KCl＋I2、Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2、Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，由于B、C中生成了Br2而使溶液变为黄色，打开活塞b，C中生成的Br2在D中发生反应：Br2＋2KI===2KBr＋I2。实验过程Ⅲ，当B中黄色溶液继续通入过量Cl2时，溶液变为红棕色，以此为对照，说明C中黄色溶液无Cl2，从而排除Cl2对溴置换碘实验的干扰。
二、拟卤素和卤素互化物的结构与性质
2．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
________________________________________________________________________。
答案 (1)
(2)(CN)2＋2NaOH===NaCN＋NaCNO＋H2O
(3)2I－＋Cl2===I2＋2Cl－
3．一氯化碘(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”)。
答案 (1)HCl、HIO2
(2)ICl＋2OH－===Cl－＋IO－＋H2O 否
考点二 从海水资源中提取卤素单质
1．氯的提取——氯碱工业
(1)工艺流程
海水―→粗盐eq \(――→,\s\up7(精制))饱和食盐水eq \(――→,\s\up7(电解))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(阳极产物：Cl2,阴极产物：H2、NaOH))
(2)发生反应的化学方程式为2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
2．海水中提取溴
(1)工艺流程
(2)发生反应的化学方程式
①2NaBr＋Cl2===Br2＋2NaCl；
②Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4；
③2HBr＋Cl2===2HCl＋Br2。
3．海带中提取碘
(1)工艺流程
(2)发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。
1．海水提溴两次使用氯气的目的是富集溴元素( )
2．海带提碘过程，在蒸发皿中灼烧后再溶解( )
3．在实验室做海带提碘的实验时可用H2SO4酸化后，用H2O2氧化I－，离子方程式为2I－＋H2O2===I2＋2OH－( )
答案 1.√ 2.× 3.×
一、溴、碘单质提取中的仪器、装置及操作判断
1．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( )
答案 C
解析 氧化滤液中的I－用不到容量瓶，故选C。
2．欲从含Br－的废液中提取溴单质，需经过一系列操作，实验装置及物质的性质如下：
下列说法正确的是( )
A．可用装置甲氧化废液中的Br－
B．装置乙中选用正十二烷而不用CCl4，是因为正十二烷的密度更小
C．用装置丙进行蒸馏，先收集正十二烷再收集Br2
D．用装置丁贮存液溴
答案 D
解析 装置乙中选用正十二烷而不用CCl4，是因为正十二烷的沸点高，便于使用蒸馏法分离溶于正十二烷中的溴，用装置丙进行蒸馏，先收集到的是Br2，故B、C错误；液溴的密度比水大，可以用水液封，故D正确。
二、提取溴、碘的流程分析
3．从淡化海水中提取溴的流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1 ml Br2，需要消耗Cl2 44.8 L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
答案 C
解析 Na2SO3与Br2发生反应的化学方程式为Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，可用Na2SO3饱和溶液吸收Br2，A正确；步骤Ⅲ根据氯的非金属性比溴的强，利用置换反应制取Br2，B正确；步骤Ⅰ和步骤Ⅲ均用到Cl2，故制取1 ml Br2消耗2 ml氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，无法计算Cl2的体积，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得纯净的溴，D正确。
4．为了从海带浸取液中提取碘，某同学设计了如图实验方案，解答下列问题：
(1)①中反应的离子方程式： _______________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗________(填“上口倒出”或“下口放出”)。
(3)③是将富集在CCl4中的碘单质利用化学转化重新富集在水中，称为反萃取，写出该反应的化学方程式： _________________________________________________________。
(4)④中反应的离子方程式： _______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)操作⑤的名称为________。
答案 (1)2I－＋2H＋＋H2O2===I2＋2H2O (2)下口放出 (3)3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O (4)5I－＋IOeq \\al(－,3)＋6H＋===3I2↓＋3H2O (5)过滤
1．(2018·江苏，5)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是( )
A．用装置甲灼烧碎海带
B．用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2
D．用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气
答案 B
解析 A项，灼烧碎海带应在坩埚中进行，不能用烧杯，装置甲不能达到实验目的；C项，用浓盐酸和MnO2制取氯气需要加热，装置丙不能达到实验目的；D项，吸收Cl2应用NaOH溶液，装置丁不能达到实验目的。
2．(2015·全国卷Ⅱ,12)海水开发利用的部分过程如下图所示。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
答案 C
解析 A项，向苦卤中通入Cl2 时发生反应：Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，是为了提取溴，正确；B项，可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质，然后向滤液中加入沉淀剂，过滤除去可溶性杂质，最后重结晶可得精盐，正确；C项，工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂，错误；D项，由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小，因此利用Br2的挥发性，可先用热空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原为HBr进行富集，正确。
3．[2021·全国甲卷，26(1)]碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：
I2的一种制备方法如图所示：
①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为______________________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成____________后可循环使用。
②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为______________；
若反应物用量比eq \f(nCl2,nFeI2)＝1.5时，氧化产物为______________；当eq \f(nCl2,nFeI2)＞1.5后，单质碘的收率会降低，原因是__________________________。
答案 ①2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－ AgNO3 ②FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2 I2、FeCl3 I2被过量的Cl2进一步氧化
解析 ①由流程图可知悬浊液中含AgI，AgI可与Fe反应生成FeI2和Ag，FeI2易溶于水，在离子方程式中能拆，故加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－，生成的银能与硝酸反应生成硝酸银参与循环。
②通入Cl2的过程中，因I－还原性强于Fe2＋，Cl2先氧化还原性强的I－，若氧化产物只有一种，则该氧化产物只能是I2，故反应的化学方程式为FeI2＋Cl2===I2＋FeCl2；若反应物用量比eq \f(nCl2,nFeI2)＝1.5时，先氧化完全部I－再氧化Fe2＋，恰好将全部I－和Fe2＋氧化，故氧化产物为I2、FeCl3；当eq \f(nCl2,nFeI2)>1.5即Cl2过量，多余的氯气会与生成的单质碘以及水继续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低。
课时精练
1．下列关于卤素的叙述正确的是( )
①卤素的钾盐中，最易被氧化的是氟化钾 ②溴中溶有少量氯气，可以用加入溴化钠再用汽油萃取的方法提纯 ③溴化银具有感光性，碘化银不具有感光性 ④某溶液与淀粉-KI溶液反应出现蓝色，则证明该溶液是氯水或溴水 ⑤氟气跟氯化钠水溶液反应，一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气跟水反应时，水既不是氧化剂也不是还原剂
A．①③⑤ B．②③⑥
C．②⑤⑥ D．①③④
答案 C
解析 易被氧化的物质应具有较强的还原性，卤素离子中，I－的还原性最强，故卤素的钾盐中，最易被氧化的是KI，①错误；卤化银中除AgF外均有感光性，③错误；能与淀粉-KI溶液反应出现蓝色现象的除氯水或溴水外，还可以是过氧化氢等，④错误。
2．下列有关卤素的说法错误的是( )
A．从HF、HCl、HBr、HI酸性递增的事实，可推出F、Cl、Br、I的非金属性递增的规律
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，还原性依次增强
C．淀粉碘化钾溶液在空气中变蓝：4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－
D．碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
答案 A
解析 元素的非金属性强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关，A错误；I2在KI溶液中存在平衡：I2＋I－Ieq \\al(－,3)，可使其溶解度增大，D正确。
3．下列能够检验出KI中是否含有Br－的实验是( )
A．加入足量的新制氯水，溶液变色则有Br－
B．加入酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色是否褪去
C．加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层有色，则有Br－
D．加入足量FeCl3溶液，用CCl4萃取后，取无色的水层并加入AgNO3溶液，有浅黄色沉淀生成，则含有Br－
答案 D
解析 A项，在KI中加入足量新制氯水，也会置换出单质碘而使溶液变色，错误；B项，Br－和I－均能使酸性KMnO4溶液褪色，错误；C项，加入少量的碘水，再加入CCl4振荡，有机层因萃取I2而显色，并没有Br2产生，错误。
4．下列说法正确的是( )
A．卤素单质(X2)跟水反应的通式是X2＋H2O===HX＋HXO
B．液溴保存在煤油中
C．漂白粉的有效成分是次氯酸钙
D．光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2
答案 C
解析 2F2＋2H2O===4HF＋O2，故A项错误；少量的液溴利用水封保存，故B项错误；光照氯水时：2HClOeq \(=====,\s\up7(光照))2HCl＋O2↑，产生的气体是O2，故D项错误。
5．如图是盛放液溴的试剂瓶剖面图，仔细观察发现其分成了明显的气相、溴溶液相和液溴相三相，下列说法错误的是( )
A．气相呈现红棕色，因为其中含有Br2的蒸气
B．溴溶液相中显酸性，主要因为HBr电离出了H＋
C．液溴保存时加水形成水封的目的是减少Br2的挥发
D．液溴保存时不可敞口放置，应保存在细口瓶中并塞上橡胶塞
答案 D
解析 气相为空气和溴蒸气的混合相，因为其中含有Br2的蒸气，所以呈现红棕色，故A正确；溴溶液相中溴与水发生反应生成溴化氢和次溴酸，溴化氢为强酸，次溴酸为弱酸，溶液显酸性，主要因为HBr电离出了H＋，故B正确；因为Br2容易挥发，所以液溴保存时加水形成水封，故C正确；溴具有强氧化性，能氧化橡胶，故D错误。
6．实验室中的碘水一般是将碘单质溶于KI溶液配制而成，发生反应：I－＋I2Ieq \\al(－,3)(主要溶质为KI3或KI·I2)。下列说法不正确的是( )
A．淀粉遇该溶液显蓝色
B．该溶液见光易变质，应用棕色试剂瓶密封保存
C．采用此法配制碘水的目的是为了提高碘水的浓度
D．该溶液中通入SO2后，溶液由中性变为强酸性
答案 D
解析 碘水中有碘单质，淀粉遇碘显蓝色，A正确；碘水不稳定，见光易变质，应用棕色试剂瓶密封保存，B正确；碘水显酸性，通入二氧化硫后与单质碘反应生成碘化氢和硫酸，溶液酸性增强，D错误。
7．某小组比较Cl－、Br－、I－ 的还原性，实验如下：
下列对实验的分析不合理的是( )
A．实验1中，白烟是NH4Cl
B．根据实验1和实验2判断还原性：Br－＞Cl－
C．根据实验3判断还原性：I－＞Br－
D．上述实验利用了浓H2SO4的氧化性、难挥发性等性质
答案 C
解析 实验1中，浓硫酸与氯化钠反应生成氯化氢气体，氯化氢与氨气反应生成NH4Cl固体，故A合理；实验1溶液颜色无明显变化说明浓硫酸不能氧化氯离子，实验2溶液变黄说明浓硫酸能氧化溴离子，所以判断还原性：Br－＞Cl－，故B合理；②中溶液含有浓硫酸和溴单质，均能将碘化钠氧化成碘单质，不能判断还原性：I－＞Br－，故C不合理；实验1体现浓硫酸的难挥发性，实验2体现浓硫酸的氧化性，故D合理。
8．I－具有还原性，含碘食盐中的碘元素以KIO3的形式存在，I－、I2、IOeq \\al(－,3)在一定条件下可以发生如图转化关系，下列说法错误的是( )
A．由图可知氧化性的强弱顺序为Cl2 >IOeq \\al(－,3)>I2
B．用淀粉-KI试纸和白醋可检验食盐中是否加碘
C．生产等量的碘，反应①和反应②转移电子数目之比为2∶5
D．反应③的离子方程式：3Cl2＋ I－＋3H2O===6Cl－ ＋ IOeq \\al(－,3)＋6H＋
答案 C
解析 由反应①可知氧化性：Cl2＞I2，由反应②可知氧化性：I2＜IOeq \\al(－,3)，由反应③可知氧化性：Cl2＞IOeq \\al(－,3)，故氧化性的强弱顺序为Cl2＞IOeq \\al(－,3)＞I2，故A正确；I－和IOeq \\al(－,3)在酸性条件下可发生氧化还原反应生成I2，则可用淀粉-KI试纸和食醋检验食盐中是否加碘，故B正确；反应①中转化关系：2I－～I2～2e－，反应②中转化关系：5I－＋IOeq \\al(－,3)～3I2～5e－，则生产等量的碘，反应①和反应②转移电子数目之比为6∶5，故C错误。
9．下列实验操作、现象和结论均正确的是( )
答案 B
解析 A项，淀粉-KI溶液一般作为指示剂，用双氧水滴定淀粉-KI溶液无法判定滴定终点，实验不合理，错误；B项，在酸性环境中，KIO3与KI反应生成I2，正确；C项，NO2溶于水生成硝酸，硝酸具有强氧化性，也可使淀粉-KI试纸变蓝，错误；D项，加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱，错误。
10．“吹出法”是工业上常用的一种海水提溴技术，该技术主要流程如下：
下列有关说法不正确的是( )
A．氧化1所用的氯气可通过电解饱和NaCl溶液制得
B．吹出后剩余溶液中可能大量存在的离子有Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－
C．吸收过程发生反应的离子方程式为SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SOeq \\al(2－,4)
D．氧化2所得溶液可通过萃取分离出溴
答案 B
11．(2023·烟台模拟)工业上用活性炭吸附海带提碘后废水中的I－制取I2，其流程如图：
下列说法错误的是( )
A．NaNO2氧化I－时使溶液pH变大
B．活性炭吸附是为了净化水溶液
C．I2与NaOH(浓、热)反应的化学方程式：3I2 ＋6NaOH(浓、热)===5NaI＋NaIO3＋3H2O
D．热空气能吹出I2，是因为I2在水中溶解度小、易升华
答案 B
解析 亚硝酸钠具有氧化性，碘离子具有还原性，酸性条件下，二者发生氧化还原反应生成一氧化氮和碘；利用活性炭吸附，然后加入热的浓氢氧化钠溶液吸收单质碘，最后加入HCl调节pH，碘离子和碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成单质碘：IOeq \\al(－,3)＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，据此解答。
12．溴化碘(IBr)的化学性质类似卤素单质，它同水反应的化学方程式为IBr＋H2O===HBr＋HIO。下列有关IBr的叙述不正确的是( )
A．在与水的反应中，IBr既不是氧化剂也不是还原剂
B．在与水的反应中，IBr既是氧化剂又是还原剂
C．在很多反应中，IBr是强氧化剂
D．IBr跟NaOH稀溶液反应生成NaBr、NaIO和H2O
答案 B
解析 反应IBr＋H2O ===HBr＋HIO中，没有元素化合价变化，IBr既不是氧化剂也不是还原剂，故A正确、B错误；溴化碘(IBr)的化学性质类似卤素单质，在与金属反应时，IBr是氧化剂，故C正确；由氯气与NaOH的反应可知，IBr和NaOH稀溶液反应生成NaBr、NaIO和H2O，故D正确。
13．“XYn”表示不同卤素之间靠共用电子对形成的卤素互化物(非金属性：X