(人教版)高考化学一轮复习讲义课件第5章第18讲 卤族元素 溴、碘单质的提取(含解析)
展开1.掌握卤素单质的性质及卤素离子的检验。2.掌握卤素单质的提取。
考点 卤素单质的性质及X-的检验
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,价层电子排布式为ns2np5。
2.溴、碘单质物理性质比较
3.氯、溴、碘单质化学性质比较
NaX+NaXO+H2O
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:______________________。(3)在HX中,HF的熔、沸点最高,氢氟酸是弱酸,能腐蚀玻璃。
2H2O+2F2===4HF+O2
5.卤素离子的检验方法(1)AgNO3溶液——沉淀法
___色沉淀,则有Cl-_____色沉淀,则有Br-___色沉淀,则有I-
红棕色或橙红色,表明有____(浅)紫色或紫红色,表明有___
(3)氧化——淀粉法检验I-
___色溶液,表明有I-
鉴别NaCl溶液、NaBr溶液、NaI溶液可以选用的试剂是_______(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,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,验证F2的氧化性大于Cl2( )
一、卤素性质的递变规律1.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.单质的颜色随核电荷数的增加而加深D.碘在碘化钾溶液中的溶解度大于在纯水中的溶解度
元素非金属性的强弱与其对应的氢化物溶液的酸性强弱无关,可根据其最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱进行比较,A错误;I2在KI溶液中存在平衡:I2+I- ,可使其溶解度增大,D正确。
2.(2024·合肥模拟)向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和CCl4,振荡后静置,可观察到溶液分层,下层呈紫红色。下列有关说法正确的是A.元素Br在周期表中位于第三周期第ⅦA族B.简单阴离子的半径:r(Cl-)
Br原子的价层电子排布式为4s24p5,Br位于周期表中第四周期第ⅦA族,故A错误;同一主族元素,从上到下,离子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小,Cl、Br、I位于同一主族,原子序数依次增大,故离子半径大小顺序为r(Cl-)
二、拟卤素和卤素互化物的结构与性质3.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___________________。
(CN)2+2NaOH===NaCN+
2I-+Cl2===I2+2Cl-
4.一氯化碘(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”)。
ICl+2OH-===Cl-+IO-+H2O
三、Cl2、Br2、I2氧化性强弱的实验探究5.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______________________。
湿润的淀粉-KI试纸变蓝
2Br-===Br2+2Cl-
(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_____________________________________________________。
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
确认C中的黄色溶液中无Cl2,排除Cl2对溴置换碘实验的干扰
(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。
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。
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Cl2D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气
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.[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。
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。
2AgI+Fe===2Ag+Fe2++2I-
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 =1.5时,氧化产物为_________;当 >1.5后,单质碘的收率会降低,原因是________________________。
FeI2+Cl2===I2+FeCl2
I2被过量的Cl2进一步
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=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 >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。
3.[2018·全国卷Ⅲ,27(1)(2)]KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。(1)KIO3的化学名称是________。(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是_______。“滤液”中的溶质主要是_________。“调pH”中发生反应的化学方程式为____________________________。
KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O
Cl2的溶解度随温度的升高而降低,所以可以用加热的方法来达到“逐Cl2”的目的;KH(IO3)2和KCl的分离可以根据溶解度的不同,采用结晶法分离,滤液中的溶质主要是KCl,要使KH(IO3)2转化为KIO3,可以加入KOH调节pH。发生反应:KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O或HIO3+KOH===KIO3+H2O,从而避免引入新的杂质离子。
1.许多物质性质上都存在着递变规律,下列有关说法正确的是A.卤化银的颜色按AgCl、AgBr、AgI的顺序依次变浅B.卤化氢的键长按H—F、H—Cl、H—Br、H—I的顺序依次增大C.卤化氢的沸点按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次升高D.卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易
氯化银是白色固体,溴化银是淡黄色固体,碘化银是黄色固体,A错误;原子半径越大,原子间的键长就越长,所以卤化氢的键长按H—F、H—Cl、H—Br、H-I的顺序依次增大,B正确;HF分子间可形成氢键,沸点比HCl、HBr、HI的高,C错误;F、Cl、Br、I的非金属性逐渐减弱, 卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由易变难,D错误。
2.下列说法正确的是A.Fe3Cl8根据化合价规律可表示为FeCl2·2FeCl3,则Fe3I8也可表示为FeI2·2FeI3B.第ⅦA族元素的非金属性:F>Cl,所以第ⅦA族元素氢化物的酸性:HF>HClC.Cl2、Br2、I2的单质颜色逐渐变深D.根据卤族元素性质的递变规律可知,砹易溶于水,难溶于CCl4
Fe3+、I-发生氧化还原反应,Fe3I8中不含Fe3+,A错误;单质碘微溶于水,易溶于四氯化碳,可推知单质砹微溶于水,易溶于CCl4,故D错误。
3.已知NaCN溶液呈碱性;(CN)2与卤素单质的性质相似;CN-的还原性介于Br-、I-之间。下列变化不能发生的是A.HCN H++CN-B.(CN)2+CH2==CH2―→ NC—CH2—CH2—CNC.(CN)2+2Br-===2CN-+Br2D.(CN)2+2OH-===CN-+CNO-+H2O
NaCN溶液呈碱性说明HCN 为弱酸, A正确;类比卤素单质,(CN)2也可与烯烃发生加成反应,B正确;由题干可知还原性:Br-<CN-<I-,C项反应不能发生;类比氯气与氢氧化钠的反应推知D正确。
4.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氟气与氯化钠水溶液反应,一定有氟化氢和氧气生成 ⑥氯气与水反应时,水既不是氧化剂也不是还原剂A.①③⑤ B.②③⑥C.②⑤⑥ D.①③④
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。
5.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-
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。
6.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NH4ClB.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
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。
7.某同学向一支试管中按一定的顺序分别加入下列几种物质(一种物质只加一次):a.KI溶液;b.淀粉溶液;c.NaOH溶液;d.稀硫酸;e.氯水。发现溶液颜色按如下顺序变化:①无色→②棕黄色→③蓝色→④无色→⑤蓝色。下列对此过程进行的分析中错误的是A.加入以上药品的顺序是a→e→b→c→dB.③→④反应的化学方程式为3I2+6NaOH===5NaI+NaIO3+3H2OC.溶液由棕黄色变为蓝色的原因是淀粉溶液遇碘变蓝色D.④→⑤反应的离子方程式为2I-+Cl2===I2+2Cl-
溶液颜色变化:①无色→②棕黄色说明有碘生成,②棕黄色→③蓝色说明是淀粉溶液遇碘显色,③蓝色→④无色说明碘被消耗,④无色→⑤蓝色说明又生成了碘,此时发生的是NaI和NaIO3在酸性条件下生成碘的氧化还原反应。
8.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
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,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。
9.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。下列说法正确的是A.除去粗盐中的 、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++ +2HBr
A项中的加入顺序会导致过量的Ba2+无法除去,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,写离子方程式应拆开,D错误。
10.“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
反应ICl+H2O===HCl+HIO中,没有元素化合价变化,是非氧化还原反应,A项错误;XYn是不同卤素原子形成的化合物,若n=1,则一定是极性分子,D项错误。
11.用高分子吸附树脂提取卤水中的碘(主要以I-形式存在)的工艺流程如下:下列说法正确的是A.流程中①和④所得溶液中的 I-浓度相等B.若②和⑤中分别得到等量的I2, 则消耗的n(Cl2)∶n(KClO3)=1∶3
流程中①和④所得溶液中的碘离子物质的量相同,为碘富集过程,c(I-)后者大于前者,故A错误;
12.实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如右:(1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为_____________________________________;该操作将I2还原为I-的目的是_____________________。(2)操作X的名称为_____。
使CCl4中的碘进入水层
(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是_______________________________________________________________;锥形瓶里盛放的溶液为____________。
使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)
验不出有碘单质存在;___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-,若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-;另从水层取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有
13.工业上以浓缩海水(含较高浓度的Br-)为原料提取溴的部分流程如图所示:(1)装置E的作用是_____________________,吸收塔中发生反应的离子方程式:___________________________________。(2)反应釜2中发生反应的离子方程式为_______________________________。
除去Cl2中挥发出的HCl
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