高中苏教版 (2019)第三单元 海洋化学资源的综合应用学案及答案

第2课时　从海水中提取溴、从海带中提取碘

课程目标

1．了解溴、碘的性质。

2．掌握从海水中提取溴的方法。

3．掌握从海带中提取碘的方法。

图说考点

学业基础——自学·思记·尝试

[新知预习]

一、溴、碘的性质

1．溴、碘的物理性质

2.氯、溴、碘单质间的置换反应

二、溴、碘的提取及应用

1．从海水中提取溴

(1)原料：提取食盐后的母液。

(2)流程：

2．从海带中提取碘

(1)原料：一般从__________(如海带等)中提取。

(2)流程：

3．加碘盐中的碘元素

存在形式：食盐中加“碘”以________形式存在。

检验原理： ________________________，淀粉遇碘单质变________。

4．溴、碘及其化合物的重要应用

(1) __________常被用作感光材料。

(2)碘是重要的药用元素，可以用来生产含碘食品。

(3) __________用于人工降雨。

特别提醒

碘是人体必需的微量元素，是维持人体甲状腺正常功能所必需的元素。当人体缺碘时就会患甲状腺肿大，人们主要从饮水、粮食、蔬菜和周围环境中获取碘。多食海带、海鱼等含碘丰富的食品，对于防治甲状腺肿大很有效。在我国缺碘地区，人们主要通过食用加碘盐来补充碘元素。

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)海水中含有溴单质。(　　)

(2)海带中含有的碘为化合态。(　　)

(3)将碘和砂子分离开可用升华法。(　　)

(4)用淀粉溶液可以检验加碘食盐中的碘。(　　)

(5)将CCl4加入Br2水中，上层呈橙红色。(　　)

(6)在海水里通入氯气可生成Br2。(　　)

2．已知溴易挥发，碘易升华，向含有NaBr和KI的混合溶液中通入过量氯气充分反应后将溶液蒸干，并灼烧所得物质，最后剩余的固体是(　　)

A．NaCl和KI     B．NaCl、KCl和I2

C．KCl和NaBr    D．KCl和NaCl

3．溴又称为海洋元素，主要用于制取溴化物，并作为普通分析试剂和有机合成试剂用于医药、农药、染料、香料、摄影材料、灭火剂、选矿、冶金、鞣革、净水等方面。从海水中可以提取溴，主要反应之一为2KBr＋Cl2===2KCl＋Br2，下列说法中正确的是(　　)

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．氯气氧化性比溴单质强

4．海带提碘的实验中涉及灼烧、浸取、过滤、氧化、萃取五个步骤，下列操作能达到实验目的的是(　　)

A．实验室用装置甲灼烧干海带

B．装置乙中为加速液体流下使用玻璃棒搅拌

C．用装置丙从碘水中萃取单质碘

D．用装置丁吸收该实验中的氯气尾气

核心素养——合作·探究·分享

提升点1　海水中提取溴

例1 溴元素主要以Br－形式存在于海水中，海水呈弱碱性。工业上制备Br2的操作步骤为：

①在一定条件下，将Cl2通入浓缩的海水中，生成Br2；

②利用热空气将Br2吹出，并用浓Na2CO3溶液吸收生成的NaBr、NaBrO3等；

③用硫酸酸化步骤②得到的混合物。

完成下列填空：

(1)Cl2氧化Br－应在__________条件下进行，目的是避免________________。

(2)Br2可用热空气吹出，其原因是______________________________。

(3)写出步骤③所发生的化学反应方程式______________________。用硫酸而不用盐酸酸化的原因可能是__________________。步骤②的产品有时运输到目的地后再酸化，主要是因为____________________________________。

(4)为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br2中________。

除去Cl2的同时不能引入新杂质。a.通入HBr

b．加入Na2CO3溶液

c．加入NaBr溶液

d．加入Na2SO3溶液

[提升1]　某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料：Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，绘制了如下装置简图：

请你参与分析讨论：

(1)图中仪器B的名称为________。

(2)整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是________________。

(3)实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件？__________________________________。

(4)C中液体产物颜色为________，为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是________。

(5)D装置的作用是________________________________。

关键能力

海水中提取溴的流程与反应

(1)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

提升点2　海带中提取碘

例2 海带中含有丰富的碘。资料显示：海带中碘元素以I－的形式存在；苯的沸点是80.1 ℃；单质碘在高于150 ℃时易升华。某兴趣小组同学根据查阅的资料，设计下列实验方案，欲从海带中提取碘。请回答下列问题：

海带灼烧便于含碘物质溶解。

(1)步骤①②的实验目的是________________。

(2)步骤③中实验操作的名称是________。

(3)步骤④中可供选用的试剂有Cl2、Br2和H2O2(含稀硫酸)，你认为最合适的试剂是________。

(4)步骤⑤中提取碘时使用的主要玻璃仪器是________。

(5)步骤⑥中从含碘的苯溶液中获得固态的单质碘，应采用的方法是________(填字母)。

a．过滤        b．冷却结晶

c．加热蒸发    d．水浴蒸馏

[提升2]　(双选)从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下：

下列关于海带制碘的说法，不正确的是(　　)

A．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，碘离子发生还原反应

C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色

D．碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”

状元随笔　固体加热用坩埚；溶液蒸发用蒸发皿。

关键能力

从海带中提取碘

(1)工艺流程

(2)工艺流程说明

①干海带的浸泡液中含I－；

②加入硫酸的目的是酸化，加入氯气的目的是氧化I－。

提升点3　溴、碘的性质及检验

看清棉球为白色。

例3 已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按如图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴加不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是(　　)

[提升3]　只用一种试剂就能区别NaCl、NaBr、NaI三种溶液，该试剂可用(　　)

①AgNO3溶液　②氯水　③溴水　④碘水

A．①②　　B．①③

C．②③    D．②④

关键能力

1.Cl2、Br2、I2在水及有机溶剂中的颜色

2.卤素离子的检验方法

(1)AgNO3溶液——沉淀法

(2)置换——萃取法

(3)置换——淀粉法检验I－

学考评价——夯实·测控·演练

1.稀的碘水和溴水的颜色非常浅，近乎无色。区分稀碘水和稀溴水时，所用的最佳试剂是(　　)

A．淀粉溶液      B．氯水

C．NaOH溶液    D．NaBr溶液

2．将氯水注入KI溶液中，用力振荡，再注入四氯化碳，振荡后静置，看到的现象是(　　)

A．液体为紫红色

B．液体为无色

C．液体分两层，上层为紫红色，下层接近无色

D．液体分两层，上层接近无色，下层为紫红色

3．下列物质与其用途相符的是(　　)

①Cl2——作消毒剂；②AgBr——制胶卷、感光纸；③AgI——人工降雨；④加碘食盐——预防甲状腺肿大；⑤淀粉——检验I2的存在；⑥NaClO——漂白纺织物。

A．②③④⑤⑥    B．①②④⑤⑥

C．②③④⑤      D．全部

4．波力海苔以深海紫菜为原料，经烤熟之后质地脆嫩，入口即化，是一种富含碘的海洋食品。某化学兴趣小组从紫菜中提取碘的流程如下图：

(1)实验室灼烧紫菜，需要下列仪器中的________(填字母)。

(2)实验操作②中若改用稀硫酸酸化的H2O2(少量)氧化NaI也能得到I2，同时有水和硫酸盐生成，写出该反应的化学方程式：____________________________________。

(3)提取碘的过程中实验操作③的名称是________。

(4)实验操作③过程中，可选择的有机试剂是________。

A．酒精        B．苯

C．四氯化碳    D．食盐水

(5)对含碘的有机溶液进行水浴加热，并通过蒸馏提取碘单质和回收有机溶剂，观察下面实验装置图指出其中的错误之处：

①________________________________________________________________________

②________________________________________________________________________

(6)碘单质在________(填仪器名称)中形成晶体。

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)海水提取粗盐的方法通常采用________(填字母)。

A．蒸发结晶    B．蒸发浓缩、冷却结晶

(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，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离。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“空气吹出”“SO2水溶液吸收”“Cl2氧化”后再蒸馏，这样操作的原因是_________________________。

练后感悟

溴、碘提取流程

(1)海水提溴的工艺流程：

(2)从海带中提取碘的工艺流程：

第2课时　从海水中提取溴、从海带中提取碘

学业基础

新知预习

深红棕　液　紫黑　固　水　酒精　升华

蓝　分层　橙红　Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2　分层　紫红　Cl2＋2KI===2KCl＋I2　分层　紫红　Br2＋2KI===2KBr＋I2　氯气　热空气或水蒸气　海产品　＋6H＋===3I2＋3H2O　蓝　AgBr　AgI

即时自测

1．答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√

2．答案：D

3．答案：D

4．答案：C

核心素养

例1　【解析】　(1)Cl2能与水发生可逆反应生成HCl和HClO，故Cl2氧化Br－应在酸性条件下进行。(3)步骤③所发生的反应是归中反应；盐酸有还原性，NaBrO3有氧化性，二者可发生氧化还原反应。

【答案】　(1)酸性　Cl2歧化生成HClO和HCl

(2)Br2易挥发

(3)3H2SO4＋5NaBr＋NaBrO3===3Na2SO4＋3Br2＋3H2O　能将氯离子氧化成氯气　单质溴具有强氧化性(或强腐蚀性)

(4)ac

提升1　解析：题图中从工业溴中提纯溴的方法是蒸馏法，先将蒸馏烧瓶在热水浴中加热，此时液体溴变成溴蒸气，经过冷凝管冷凝得到液溴。因为溴有强腐蚀性，所以装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管；因为溴易挥发而且有毒性，所以D装置是尾气吸收装置，目的是除去少量有毒性的溴蒸气，防止污染空气。向残留少量Cl2的液溴中加入NaBr溶液，发生反应：Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，然后分液。

答案：(1)直形冷凝管

(2)Br2腐蚀橡胶

(3)控制温度计b的温度，并收集59 ℃时的馏分

(4)深红棕色　分液

(5)吸收少量有毒性的溴蒸气，防止污染空气

例2　【解析】　(1)操作①、②的目的是使海带中的I－溶于水，便于后续提取操作。(2)步骤③是为了从海带灰悬浊液中得到含I－的溶液，固体和溶液分离采用过滤操作。(4)步骤⑤中提取碘利用的是萃取分液的方法，使用的主要玻璃仪器是分液漏斗。(5)因苯的沸点低，易挥发，且碘升华的温度不高，故应用水浴蒸馏的方法分离碘和苯。

【答案】　(1)将海带中的I－溶解到水中

(2)过滤　(3)H2O2(含稀硫酸)　(4)分液漏斗　(5)d

提升2　解析：灼烧固体时一般选用坩埚，蒸发皿一般用于蒸发溶液；含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘离子发生氧化反应。

答案：AB

例3　【解析】　常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出Cl2，氯气的颜色是黄绿色①处充满黄绿色Cl2；氯气进入玻璃管后与②处NaBr溶液发生置换反应生成Br2，液溴的水溶液颜色为橙色，所以白色棉球变为橙色；氯气和③处KI溶液反应置换出I2，遇淀粉变蓝；④处利用氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠的水溶液，用来进行Cl2的尾气吸收，尽管反应生成的物质均为无色，但棉球本身是白色的，所以④处的颜色为白色。

【答案】　A

提升3　解析：①均与硝酸银反应，分别生成白色沉淀、浅黄色沉淀、黄色沉淀，现象不同，可鉴别，故选；②氯水与NaBr反应生成橙色溶液、氯水与NaI反应生成紫色溶液，NaCl与氯水不反应，现象不同，可鉴别，故选；③溴水不能鉴别NaCl、NaBr，故不选；④碘水与三种溶液均不反应，现象相同，不能鉴别，故不选。

答案：A

学考评价

1．解析：氯水、NaBr溶液与溴水、碘水都不反应，NaOH溶液与二者都反应，二者都褪色，现象相同，不能区分；淀粉遇I2变蓝色。

答案：A

2．解析：Cl2将I－氧化生成I2，I2被CCl4萃取，所以上层接近无色，下层为紫红色。

答案：D

3．解析：Cl2与水反应生成次氯酸，次氯酸可作消毒剂，用于杀菌消毒，①正确；AgBr不稳定，分解生成银，可用来制胶卷、感光纸，②正确；AgI易与空气中的水蒸气结合形成晶核，有利于水汽粒子的碰撞增大，从而形成雨，③正确；碘是预防甲状腺肿大的主要元素，④正确；淀粉遇碘变蓝，可用来检验碘单质，⑤正确；NaClO与二氧化碳、水反应生成次氯酸，次氯酸具有强氧化性，可用于漂白纺织物，⑥正确。故选D。

答案：D

4．解析：(1)灼烧在坩埚中进行，坩埚需放在泥三角上，而泥三角又要放在三脚架上，然后用酒精灯灼烧。(2)由题意知，反应物为NaI、H2SO4和H2O2，生成物为Na2SO4、I2和H2O，根据原子守恒、得失电子守恒配平反应方程式即可。(3)由流程图可知，操作③是将碘的水溶液变为碘的有机溶液，故应加入有机溶剂进行萃取，然后再进行分液。(4)萃取剂必须满足两个条件：一是与原溶剂不互溶、不反应；二是溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大。A项，酒精易溶于水；D项，食盐水易溶于水。

答案：(1)cdef

(2)2NaI＋H2SO4＋H2O2===Na2SO4＋I2＋2H2O

(3)萃取、分液　(4)BC

(5)温度计水银球未与蒸馏烧瓶支管口处相平　冷凝水方向应下进上出

(6)蒸馏烧瓶

5．解析：(1)NaCl溶解度随温度变化不大，因此通常采用蒸发结晶的方法从海水中获得粗盐。(2)步骤⑥的蒸馏过程中，温度过高，会产生大量水蒸气，溴蒸气中水蒸气含量增加；温度过低，溴不能完全蒸出。(4)步骤③④⑤的过程实际上是Br2的浓缩富集过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比，蒸馏含溴的溶液效率更高，消耗能量更少，成本降低，效益更高。

答案：(1)A

(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，溴不能完全蒸发

(3)分液漏斗

(4)“空气吹出”“SO2水溶液吸收”“Cl2氧化”的过程实际上是Br2的浓缩富集过程，与直接蒸馏含Br2的海水相比，蒸馏含溴的溶液效率更高，消耗能量更少，成本降低