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学案

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项目一 海带提碘

1.I2的物理性质及检验方法
常温下,碘是① 紫黑色 固体,② 微 溶于水,易溶于③ 有机溶剂 ,易④ 升华 。检验碘单质可以用淀粉溶液,淀粉遇碘单质变⑤ 蓝 色,也可以用四氯化碳,碘单质溶于四氯化碳,溶液呈⑥ 紫红 色。
2.萃取和分液
(1)萃取:利用某溶质在两种⑦ 互不相溶 的溶剂里⑧ 溶解能力 的不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的方法。
(2)分液:萃取后,可以用分液漏斗将两种液体分开,从而达到提取某物质的目的。
(3)分液操作需要注意的问题:a.分液漏斗使用前要检验⑨ 是否漏水 ;b.下层液体要从⑩ 下口放出 ,上层液体要从 上口倒出 。
3.从海带灰中提取碘单质
实验室里,从海带灰中提取碘单质包括 浸取、过滤、氧化、萃取 四个步骤。其中,将I-氧化为I2是提取的关键步骤。由元素周期表中元素性质的递变规律可知,为了将I-氧化成I2,可以加入 氯水 、 溴水 等氧化剂。
4.反萃取法:将富集在有机溶剂中的单质利用 化学转化法 重新富集在水中的方法。
如将碘单质从碘的CCl4溶液中提取出来的过程如图:
其中,I2与浓NaOH溶液反应的化学方程式为3I2+6NaOH 5NaI+NaIO3+3H2O。
5.物质分离提纯的基本思路
1.为了将I-转化为I2,可以选用什么化学试剂?选用的依据是什么?
答案 根据元素周期表中元素性质的递变规律可知,同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则相应单质的氧化性逐渐减弱,所以氯水、溴水均可用作提取碘单质的氧化剂。反应的离子方程式为Cl2+2I- 2Cl-+I2、Br2+2I- 2Br-+I2。
2.很多家庭都有如图这样的瓶子,这是把人参、枸杞、灵芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒出饮用,有舒筋活血之功效。你知道药材放在酒中泡制的原理吗?
答案 泡制药酒从化学上解释实际上属于固液萃取,中药材中的有效成分在泡制过程中转移到酒精中,通过饮用药酒达到一定药效。
3.某同学为了验证海带中含有碘元素,拟进行如下实验,请回答相关问题:
(1)第1步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过程中使用到的实验仪器有哪些?(请从以下仪器中选择)
A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三脚架 E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯
(2)第2步:含I-的溶液的获取。如何获取含I-的溶液?写出简单操作过程。
(3)第3步:氧化。该步骤最好选用什么试剂(从浓H2SO4、新制氯水、KMnO4溶液、H2O2溶液四种试剂中选择)?理由是什么?
(4)第4步:碘单质的检验。请说出检验碘单质的具体操作。
答案 (1)根据灼烧时需要的仪器可知,使用的仪器主要有BCDEF。
(2)将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充分搅拌,过滤。
(3)选择H2O2溶液。原因是过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化过程中不引入杂质,不产生污染,不会进一步氧化碘单质。
(4)取少量第3步的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显蓝色,则证明海带中有碘元素。
1.海带提碘的流程可表示如下:
2.物质分离提纯的常用方法——萃取和分液
(1)操作步骤
(2)萃取剂的选择
萃取剂必须具备的三个条件:
①萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应;
②萃取剂和溶质不发生反应;
③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
(3)分液操作的注意问题
①分液漏斗使用前要检验是否漏水。
②倒转分液漏斗时,应关闭活塞,盖上玻璃塞,防止液体流出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强过大引起危险。
③分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,保证漏斗内与外界大气相通,同时漏斗下端要紧贴烧杯内壁,从而使液体顺利流下。
④下层液体要从下口放出,上层液体要从上口倒出。
1.选择萃取剂将碘水中的碘萃取出来,这种萃取剂应具备的性质是( )
A.不溶于水,且必须易与I2发生化学反应
B.不溶于水,且比水更容易使I2溶解
C.不溶于水,且必须比水密度大
D.不溶于水,且必须比水密度小
答案 B 萃取剂与原溶剂不互溶,且更易溶解溶质。
2.为了从海带浸取液中提取碘,某同学设计了如下实验方案:
下列说法正确的是( )
A.①中反应的离子方程式:2I-+H2O2 I2+2OH-
B.②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗上口倒出
C.③操作使用的是反萃取法,得到的上层溶液中含有I-
D.操作Z的名称是加热
答案 C ①中加入稀硫酸,环境为酸性,不能生成OH-,故A错误;四氯化碳的密度比水大,②中分液时含I2的CCl4溶液从分液漏斗下口放出,故B错误;③操作是反萃取法,水溶液的密度比四氯化碳小,得到的上层溶液中含有I-,故C正确;从含有碘的悬浊液中得到碘,应该采用过滤的方法,故D错误。
3.下列各项操作,错误的是( )
A.用乙醇萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗
B.进行分液时,分液漏斗中的下层液体,从下口流出,上层液体则从上口倒出
C.萃取、分液前需对分液漏斗检漏
D.为保证分液漏斗内的液体顺利流出,可将上面的塞子拿下
答案 A 乙醇与水互溶,因此不能用乙醇萃取溴水中的溴。
4.(2020山东临沂高一月考)下列关于从海带中提取碘单质的说法中,正确的是( )
A.海带提碘包括浸取、过滤、氧化三个步骤
B.海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质
C.反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于水的过程
D.反萃取法中碘单质与浓氢氧化钠溶液反应的化学方程式为I2+2NaOH NaI+NaIO3+H2O
答案 B A中缺少萃取的步骤;由于溴单质的氧化性强于碘单质,所以海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质,B正确;C中反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于NaOH等碱溶液,发生化学反应变成含碘化合物溶解在水中的过程;D中碘单质与浓氢氧化钠溶液反应的化学方程式为3I2+6NaOH 5NaI+NaIO3+3H2O。
项目二 海水提溴

1.溴是海水中重要的非金属元素,地球上99%的溴元素以① Br- 的形式存在于海水中,所以人们也把溴称为“② 海洋元素 ”。
2.常温、常压下,溴单质是有③ 挥发 性的④ 深红棕 色液体,有⑤ 刺激性 气味;⑥ 可 溶于水,易溶于⑦ 乙醇、四氯化碳 等有机溶剂。
3.从海水中提取溴
(1)步骤:⑧ 浓缩、氧化和提取 。
(2)反应原理:离子方程式为⑨ Cl2+2Br- 2Cl-+Br2 。
(3)空气吹出法是目前用于从天然海水中提取溴的最成熟的工业方法。
(4)提取流程
1.工业上常利用电解饱和食盐水的方法制取Cl2,利用氧化剂来制取碘单质和溴单质。请运用元素周期律的知识解释采用不同方法制取Cl2、Br2、I2的原因。
答案 根据元素周期表中元素性质的递变规律可知,同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,则相应单质的氧化性逐渐减弱,所以氧化性:Cl2>Br2>I2。因为Cl2的氧化性很强,一般不用氧化剂来制取Cl2。
2.溴及其化合物可被用来作阻燃剂、净水剂、杀虫剂、染料等。常用消毒药剂红药水中含有Br2和汞。在照相技术中,溴化银可担任感光剂的角色。
(1)从海水中提取溴和海水中提取食盐的原理相同吗?为什么?
(2)从海水中提取溴的过程中,为什么向溴水中鼓入空气和水蒸气可获得粗溴?在实验室中怎样从溴水中提取溴?
答案 (1)不同。海水提取食盐为物理变化,而海水提溴涉及化学变化。
(2)溴单质具有很强的挥发性,向溴水中鼓入空气和水蒸气,Br2可挥发出来。在实验室中可以采用萃取、分液的方法提取溴。
Cl2、Br2、I2性质的比较
(1)物理性质
(2)Cl2、Br2、I2氧化性的比较
卤素单质的氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>I2。
阴离子的还原性强弱顺序为Cl-(3)Cl-、Br-、I-的检验
①滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,Cl-产生白色AgCl沉淀,Br-产生浅黄色AgBr沉淀,I-产生黄色AgI沉淀。
②先滴入氯水再加CCl4,振荡后静置,下层为橙红色的是Br-,下层为紫红色的是I-。
1.溴与氯同属“卤族”元素,其单质在性质上具有很大的相似性,但Cl2比Br2的活泼性强。下面是根据氯气的性质对溴单质性质的预测,其中不正确的是( )
A.溴单质溶于水得到溴水
B.溴单质与烧碱溶液不反应
C.溴单质与氢气反应的产物为溴化氢
D.溴离子可以用硝酸酸化的AgNO3溶液来检验
答案 B 由于氯气溶于水可以得到氯水,故溴单质溶于水也可以得到溴水;氯气能与烧碱溶液反应,溴单质也可以与烧碱溶液反应;氯气可与氢气反应生成氯化氢,所以溴单质与氢气也可以反应生成溴化氢;根据Cl-的检验方法可推出溴离子可以用硝酸酸化的硝酸银溶液进行检验。
2.下列说法正确的是( )
A.图Ⅰ振荡后静置,含溴的苯溶液将会到下层
B.图Ⅱ所示装置分液时先从下口放出下层液体,再放出上层液体
C.用氢氧化钠溶液可以萃取溴水中的Br2
D.在溶液中先加入氯水再加入CCl4,振荡、静置,观察下层溶液显橙红色,可检验Br-的存在
答案 D 苯的密度小于水,所以苯层在上层,A错误;分液时先从下口放出下层液体,再将上层液体从上口倒出,B错误;氢氧化钠溶液不符合萃取剂的条件,C错误;2Br-+Cl2 Br2+2Cl-,CCl4密度比水大,Br2溶于CCl4,所以下层显橙红色,D正确。
3.从海水中提取部分物质的过程如图所示:
下列有关说法正确的是( )
A.过程①中除去粗盐中的SO42-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入药品的顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液 盐酸
B.由“母液→Mg”一系列变化中未涉及氧化还原反应
C.工业上一般用金属钠与无水MgCl2反应制取Mg单质
D.反应③和⑤均可由下列反应实现:2Br-+Cl2 Br2+2Cl-,该反应属于置换反应
答案 D Na2CO3溶液应加在BaCl2溶液的后面,因为加入过量的BaCl2溶液后,过量的Ba2+需用CO32-除去,A不正确;电解熔融MgCl2制取镁的反应是氧化还原反应,B不正确;工业上用电解熔融MgCl2的方法制取镁,C不正确;采用Cl2作氧化剂氧化Br-提取Br2,D正确。

1.下列叙述不正确的是( )
A.用试管、胶头滴管、溴水、KI-淀粉溶液可比较Br2与I2的氧化性的强弱
B.利用烧杯、玻璃棒、胶头滴管、分液漏斗及溴水和CCl4能除去NaBr溶液中的少量NaI
C.在KI-淀粉溶液中通入氯气,溶液变蓝,说明氯气能与淀粉发生显色反应
D.向FeI2溶液中通入少量Cl2,再滴加少量CCl4,振荡、静置,下层液体为紫红色
答案 C Br2+2KI 2KBr+I2,I2使淀粉溶液呈蓝色,证明氧化性:Br2强于I2,A正确;Br2+2NaI 2NaBr+I2,CCl4将多余的Br2及置换出的I2萃取后,分液得到NaBr溶液,B正确;2KI+Cl2 2KCl+I2,I2与淀粉发生显色反应,即变蓝色,C不正确;少量Cl2与I-反应生成I2,I2溶于CCl4而显紫红色,D正确。
2.海带中含碘元素,从海带中提取碘有如下步骤:①加入足量双氧水(含稀硫酸);②将海带灼烧成灰后加水搅拌;③加CCl4振荡;④用分液漏斗分液;⑤过滤。合理的操作顺序是( )
A.①②③④⑤B.①③⑤②④
C.②⑤①③④D.②①③⑤④
答案 C 海带提碘:先将海带灼烧成灰,向海带灰中加水搅拌,再过滤,向滤液中加入足量氧化剂(如H2O2等),然后加入CCl4振荡,最后用分液漏斗分液。即合理的操作顺序为②⑤①③④。
3.从海水中可以提取溴,主要反应为2Br-+Cl2 Br2+2Cl-。下列说法正确的是( )
A.溴离子具有氧化性B.氯气是还原剂
C.该反应属于复分解反应D.氯气的氧化性比溴单质强
答案 D 题述反应为氧化还原反应,Br-是还原剂,Cl2是氧化剂,故Cl2的氧化性强于Br2。
4.海洋植物如海带、紫菜等藻类植物中含有丰富的碘元素。碘元素以碘化物的形式存在。实验室从海带中提取碘的流程如下:
(1)指出从海带中提取I2的实验操作名称:① ,③ ;写出②的离子方程式: 。
(2)提取碘的过程中,可供选择的有机溶剂是 。
A.酒精B.四氯化碳
C.醋酸D.甘油
(3)为使海带中的I-转化为I2的有机溶液,实验室里有坩埚、烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、滴管、圆底烧瓶、滤纸、石棉网以及必要的夹持仪器,还缺少的仪器是 。
答案 (1)过滤 萃取、分液 2I-+Cl2 I2+2Cl-
(2)B (3)分液漏斗、普通漏斗
解析 (1)为了从悬浊液中分离出含I-的溶液,应采用过滤的方法;从I2的水溶液中把I2提取出来,应采用萃取、分液的方法。(2)酒精、醋酸、甘油都是易溶于水的物质,所以不能用于萃取碘。(3)萃取、分液缺少的仪器是分液漏斗,过滤缺少的仪器是普通漏斗。
5.空气吹出法是目前海水提溴的主要方法之一。海水提溴的流程如图所示:
(1)步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是 。
(2)步骤⑥的蒸馏过程中,温度应控制在80~90 ℃。温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。
(3)步骤⑧中蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物,可将它们分离。所用主要仪器的名称是 。
(4)步骤①②之后并未直接用含Br2的海水进行蒸馏得到液溴,而是经过步骤③④⑤后再蒸馏,这样操作的原因是 。
答案 (1)酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
(2)温度过高,产生大量水蒸气,溴蒸气中水蒸气增多;温度过低,Br2不能完全蒸出
(3)分液漏斗
(4)步骤③④⑤实际上是Br2的浓缩富集过程,与直接蒸馏含Br2的海水相比,富集后再蒸馏效率更高,消耗能量更少,成本更低
课标解读
内容要求
学业要求
1.通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计,建立真实复杂系统中物质富集、分离、提取的基本思路。
2.通过海带提碘活动和海水提溴工艺流程的设计,体会元素周期律、元素周期表在分析、解决实际问题中的价值。
1.具有理论联系实际的观念,具有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。
2.能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,评价和优化方案,处理实验信息。
氯气
溴单质
碘单质
颜色
黄绿色
深红棕色
紫黑色
状态
气体
液体
固体
溶液颜色
水中
黄绿色
橙色
棕色
酒精中
—
橙红色
紫色
四氯化碳中
—
橙红色
紫红色
特性
易液化
易挥发
易升华