2024-2025學年新教材高中化學第1章原子結構元素周期律微項目海帶提碘與海水提溴-體驗元素性質遞變規(guī)律的實際應用教案魯科版必修第二冊

PAGE7-微項目海帶提碘與海水提溴——體驗元素性質遞變規(guī)律的實際應用1．通過海帶提碘活動和海水提溴工藝流程的設計，建立真實困難系統中物質富集、分別、提取的基本思路。2．通過海帶提碘活動和海水提溴工藝流程的設計，體會元素周期律、元素周期表在分析、解決實際問題中的價值。[必備學問]1．Br2、I2的物理性質色、態(tài)密度溶解性特性CCl4溶液溴深紅棕色液體均比水的大水中：微溶；有機溶液中：易溶易揮發(fā)橙紅或紅棕色碘紫黑色固體易升華紫紅色2.萃取與分液(1)萃?、倮媚撤N溶質在兩種互不相溶的溶劑里溶解實力的不同，用一種溶劑(萃取劑)將其從原溶劑中提取出來的方法叫萃取。②萃取后，可以用分液漏斗把互不相溶的兩種液體分開，從而達到提取某物質的目的。(2)操作步驟(3)留意事項①萃取劑必需具備的三個條件：萃取劑和原溶劑互不相溶、不反應；萃取劑和溶質互不發(fā)生反應；溶質在萃取劑中的溶解度遠大于在原溶劑中的溶解度。②萃取和分液的主要儀器是分液漏斗。3．海帶提碘(1)Cl2的氧化性比I2強，Cl2＋2KI=I2＋2KCl。(2)淀粉遇I2顯藍色，可利用該特性來檢驗碘是否存在。試驗室里，從海帶灰中提取碘單質包括浸取、過濾、氧化、萃取四個步驟。其中將碘離子氧化為碘單質是提取的關鍵步驟，所選擇的氧化劑的氧化性應強于碘單質，氯水、溴水均可以用作提取碘單質試驗中的氧化劑。4．海水提溴從海水中提取溴，一般要經驗濃縮、氧化和提取三個步驟。在海水提溴的化工生產中，常選用氯氣作為氧化劑，反應原理為Cl2＋2Br－=Br2＋2Cl－。5．分別和提純的一般方法(1)物理方法：過濾、蒸發(fā)結晶、蒸餾或分餾、萃取、分液、升華等。(2)化學方法：沉淀法、洗氣法、轉化法等。[項目活動1]海帶提碘海帶、紫菜等藻類植物中含豐富的碘元素。碘元素在海帶中以碘化物的形式存在。[問題探究]1．預料海帶中碘化物的水溶性。提示：易溶于水。依據同主族元素形成的結構類似的化合物，性質類似，大多數金屬氯化物易溶于水，故預料海帶中碘化物易溶于水。2．如何從干海帶中獲得碘化物？提示：先將干海帶放在坩堝中灼燒成灰，將海帶灰用水浸泡，過濾，得含碘化物的水溶液。3．如何將碘化物轉化為單質碘？并用離子方程式表示。提示：向含碘化物的水溶液中加入氯水或溴水或在酸性條件下加入雙氧水，可實現轉化。離子方程式為Cl2＋2I－=I2＋2Cl－Br2＋2I－=I2＋2Br－H2O2＋2I－＋2H＋=2H2O＋I24．如何從含碘水溶液中獲得純凈的單質碘？提示：向含碘水溶液中加入CCl4(或苯、汽油)進行萃取、分液，得到碘的四氯化碳(或苯、汽油)溶液，再用蒸餾法可獲得碘。也可用反萃取法獲得碘，步驟如下：碘與濃NaOH溶液的反應為3I2＋6NaOH=5NaI＋NaIO3＋3H2O，加H2SO4后的反應為5I－＋IOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋6H＋=3I2↓＋3H2O。[探究總結]1．海帶提碘流程2．物質的分別與提純(1)分別和提純的原則。①“不增”——不能引入新的雜質；②“不減”——不能削減被提純物質；③“易分”——雜質或反應后的雜質易與被提純物質分別；④“易復原”——被提純的物質要簡潔復原。(2)留意事項。①為除盡雜質，除雜試劑需過量。②加入試劑的原則：后面的試劑要把前面過量的試劑除盡。③沉淀完全的推斷方法是在上層清液中(或取少量上層清液置于小試管中)滴加沉淀劑，假如不再產生沉淀，說明沉淀已經完全。3．物質分別提純的基本思路[項目活動2]海水提溴空氣吹出法是目前用于從自然海水中提取溴的最成熟的工業(yè)方法，其流程如圖所示。[問題探究]1．為什么選曬鹽后的苦鹵而不是海水作為提取溴單質的原料？提示：苦鹵中Br－的濃度比海水大得多。2．向苦鹵中通入Cl2繼而通入熱空氣可得粗溴，在此過程中體現了溴的哪些性質？提示：(1)溴的氧化性不如氯氣強，可用置換法制備溴單質；(2)溴易揮發(fā)，因此可用熱空氣從溶液中分別出來。3．試驗室常用MnO2＋2NaBr＋3H2SO4eq\o(=,\s\up10(△))2NaHSO4＋MnSO4＋2H2O＋Br2↑來制備Br2。請比較試驗室提取溴與工業(yè)提取溴有何異同？提示：試驗室制備溴和工業(yè)制備溴的相同點：都是Br－被氧化得Br2；不同點：工業(yè)提取溴需經過困難的富集、分別、提純等生產工藝流程。4．工業(yè)上常利用電解飽和食鹽水的方法提取氯氣，本項目中利用氧化劑來提取碘單質和溴單質。請結合元素周期律學問說明采納不同方法提取氯、溴、碘單質的緣由。提示：依據周期表中元素性質遞變規(guī)律知氯氣的氧化性較強，須要氧化性更強，價格更貴的氧化劑才能制得，綜合考慮獲得多種物質，降低生產成本等因素，采納電解的方法制備氯氣更合適。而溴、碘單質的氧化性較弱，簡潔被廉價的氧化劑——氯氣氧化置換制得。1．欲將固體碘與食鹽的混合物分別開，最好的方法是()A．溶解、過濾 B．溶解、結晶C．溶解、加AgNO3，過濾 D．加熱升華D[固體碘加熱可以升華，遇冷結晶。]2．選擇萃取劑將碘水中的碘萃取出來，這種萃取劑應具備的性質是()A．不溶于水，且必需易與碘發(fā)生化學反應B．不溶于水，且比水更簡潔使碘溶解C．不溶于水，且必需比水密度大D．不溶于水，且必需比水密度小[答案]B3．下列說法不正確的是()A．圖Ⅰ振蕩后靜置，上層溶液顏色變淺或消逝B．圖Ⅱ所示裝置用酒精提取溴水中的溴C．用CCl4提取溴水中的Br2D．在溶液中先加入氯水再加入CCl4，振蕩、靜置、視察下層溶液顯橙色，檢驗Br－的存在B[A正確，Br2＋2NaOH=NaBr＋NaBrO＋H2O，上層溶液顏色變淺或消逝；B不正確，酒精易溶于水，不能用酒精萃取溴水中的溴；C正確，可以用CCl4萃取溴水中的溴；D正確，2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－，CCl4比水密度大，Br2溶于CCl4，所以下層顯橙色。]4．向NaI和NaBr的混合溶液中通入足量的Cl2，充分反應后將溶液蒸干，灼燒殘余物，最終剩下的物質是()A．NaCl、I2、Cl2 B．NaCl、I2C．NaCl、NaBr D．NaClD[通入足量的Cl2，溶液中的NaI、NaBr均完全反應，2NaI＋Cl2=2NaCl＋I2，2NaBr＋Cl2=2NaCl＋Br2，因為Br2易揮發(fā)，I2易升華，因此將溶液蒸干、灼燒后只剩下NaCl。]5．下列敘述不正確的是()A．僅用試管、膠頭滴管、溴水、KI淀粉溶液比較Br2與I2的氧化性的強弱B．利用燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、分液漏斗及溴水和CCl4能除去NaBr溶液中的少量NaI(忽視夾持裝置)C．在KI淀粉溶液中通入氯氣，溶液變藍，說明氯氣能與淀粉發(fā)生顯色反應D．向FeI2溶液中通入少量Cl2，再滴加少量CCl4，振蕩、靜置，下層液體為紫色C[KI淀粉溶液中通入Cl2，溶液變藍，說明Cl2氧化了I－，生成I2。]6．海帶中含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘，某探討性學習小組設計并進行了以下試驗：請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)步驟①灼燒海帶時，除須要三腳架、泥三角外，還須要用到的試驗儀器是________(從下列儀器中選出所需的儀器，將標號字母填寫在空白處)。A．燒杯B．表面皿C．坩堝 D．酒精燈E．干燥器(2)步驟④肯定發(fā)生的化學反應類型是________。A．化合反應B．分解反應C．氧化還原反應(3)步驟⑤所用的主要儀器是________。步驟③的試驗操作名稱是________。(4)①～⑥操作中，運用玻璃棒的是________(填序號)。(5)請設計簡潔試驗，驗證⑤提取碘后的水溶液中是否含有碘單質。________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)灼燒固體時還用到坩堝和酒精燈。(2)經步驟④使碘離子變?yōu)榈鈫钨|，發(fā)生氧化還原反應。(3)分液的主要儀器是分液漏斗。分別固體和溶液用過濾的方法。(4)能運用玻璃棒的是①灼燒、②浸泡(溶解)和③過濾。(5)利用淀粉遇I2變藍檢驗。[答案](1)CD(2)C(3)分液漏斗過濾(4)①②③(5)取少量提取碘后的水溶液于試管中，加入幾滴淀粉試液，視察是否出現藍色(假如變藍，說明有單質碘)7．海水中溴元素以Br－形式存在，工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖：(1)步驟①反應的離子方程式是___________________________，步驟③反應的化學方程式是______________________________。(2)從理論上考慮，下列物質也能汲取Br2的是________(填序號)。A．NaOH B．FeCl2C．Na2SO3 D．H2O(3)步驟③中氧化劑是________，若反應中生成2molHBr，則消耗________molSO2。(4)依據上述反應推斷SO2、Cl2、Br2三種物質氧化性由強到弱的依次是________________。[解析](1)讀懂流程圖，可以寫出2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－，SO2＋Br2＋2H2O=2HBr＋H2SO4。(2)只從理論上考慮，NaOH具有強堿性，能汲取Br2，Fe2＋、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))具有還原性也能汲取Br2，但Br2在水中的溶解度較小，不能充分汲取。(3)Br2＋SO2＋2H2O=H2SO4＋2HBr，該反應中氧化劑為Br2，還原劑為SO2，反應中每生成2molHBr，則消耗1molSO2。(4)最終再向含HBr的溶液中通入適量Cl2，蒸餾得到Br2。經過上述反應過程知氧化性由強到弱的依次為Cl2>Br2>SO2。[答案](1)2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－SO2＋Br2＋2H2O=H2SO4＋2HBr(2)ABC(3)Br21(4)Cl2>Br2>SO28．通過海水晾曬可得粗鹽，粗鹽中除含有NaCl外，還含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等雜質。制備精鹽的各步操作流程如下：(1)在第⑦步蒸發(fā)過程中要用玻璃棒攪拌，目的是___________________。(2)第②、④步操作的目的分別是除去粗鹽中的Na2SO4和CaCl2，須要加入的試劑依次是________(填化學式)。(3)第⑥步操作中發(fā)生反應的化學方程式為______________________。(4)在第③步操作中，選擇的除雜試劑不能是KOH溶液，理由是___________________________。(5)第⑤步操作中，須要的儀器有_________、_________、_________、_________。[解析](1)在第⑦步蒸發(fā)過程中要用玻璃棒攪拌，目的是防止液體局部受熱溫度過高，造成液滴飛濺。(2)第②步操作的目的是除去粗鹽中的硫酸鈉，則須要加入過量BaCl2溶液，第④步操作是為了除去CaCl2及過量的BaCl2，則須要