溴和碘的提取

化学 | 10年级

比较氯、溴、碘的颜色、状态与溶解性,认识其易溶于有机溶剂;通过氯水与溴化钠、碘化钾的置换实验判断三种单质氧化性强弱;理解苦卤中通氯气氧化、鼓入热空气吹出冷凝的提溴流程,以及海带浸泡后氯气氧化的提碘流程;用硝酸银和稀硝酸检验三种卤素离子。

这一页讲的是必修第一册 第2章 海洋中的卤素资源 · 溴和碘的提取里的「溴和碘的提取」,教材要求做到:能由置换实验判断氯、溴、碘单质的氧化性强弱顺序。。它不是凭空出现的——要先会「氧化还原反应和离子反应」,这一页才读得顺。学完之后,它会直接支撑「硫及其重要化合物」。下面配了 8 道诊断题,其中基础 3 道、进阶 5 道,答案与解析全部公开;先自己做一遍,再对照解析找断点。

掌握标准

先修关系

先修 · 学这页之前先会氧化还原反应和离子反应本知识点溴和碘的提取后续 · 学完接着学硫及其重要化合物

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诊断题(共 8 道,答案与解析全公开)

第 1 题 基础

关于氯、溴、碘三种卤素单质的颜色、状态和溶解性,下列说法正确的是( )

  1. 常温下氯气是黄绿色气体,溴是深红棕色液体,碘是紫黑色固体
  2. 三种单质都易溶于水,难溶于四氯化碳
  3. 溴和碘在常温下都是气体,只有氯气是液体
  4. 碘易溶于水,但不溶于酒精和四氯化碳
看答案与解析

答案:A

解析:卤素单质的颜色由浅入深、状态由气到固:氯气为黄绿色气体,溴为深红棕色液体,碘为紫黑色固体,受热易升华。三者在水中的溶解度都不大,但都易溶于四氯化碳、苯等有机溶剂,因此B项说难溶于四氯化碳错误,C项把溴和碘说成气体错误,D项说碘不溶于酒精和四氯化碳错误。故选 A。

第 2 题 基础

向溴化钠溶液中滴入少量氯水,溶液变为橙黄色;向碘化钾溶液中滴入少量溴水,溶液变为棕黄色。据此判断氯、溴、碘单质的氧化性由强到弱依次是( )

  1. Cl2 > Br2 > I2
  2. I2 > Br2 > Cl2
  3. Br2 > Cl2 > I2
  4. Cl2 > I2 > Br2
看答案与解析

答案:A

解析:题中两个现象都是置换反应:氯气把溴离子氧化成溴单质,溴单质又把碘离子氧化成碘单质。在氧化还原反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物,所以氯气的氧化性强于溴单质,溴单质的氧化性又强于碘单质,顺序为氯大于溴大于碘。故选 A。

第 3 题 进阶

从苦卤中提取溴的流程为:通入氯气氧化、鼓入热空气吹出、用二氧化硫溶液吸收富集、再通氯气氧化、蒸馏冷凝。下列说法正确的是( )

  1. 通入氯气的作用是把苦卤中的溴离子氧化成溴单质
  2. 鼓入热空气是为了让溴与空气中的氧气发生化学反应
  3. 用二氧化硫溶液吸收溴,是利用二氧化硫的氧化性
  4. 最后一步冷凝得到的产物是溴化钠固体
看答案与解析

答案:A

解析:苦卤中的溴以溴离子形式存在,第一步必须通氯气把溴离子氧化为溴单质,反应为氯气加两个溴离子生成溴单质加两个氯离子,故A正确。鼓入热空气只是利用溴易挥发的性质把它带出溶液,属于物理分离,B错误。二氧化硫在吸收过程中被溴氧化,表现的是还原性,C错误。最后蒸馏冷凝得到的是液溴而不是溴化钠,D错误。故选 A。

第 4 题 进阶

从海带中提取碘时,先把海带灼烧成灰、浸泡过滤,再向滤液中通入适量氯气把碘离子氧化。该反应的离子方程式为____。

看答案与解析

答案:Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2

解析:海带灰浸泡后碘以碘离子形式进入滤液,通入氯气时氯气作氧化剂、碘离子作还原剂,氯气被还原为氯离子,碘离子被氧化为碘单质。按电子守恒配平:一个氯气分子得到两个电子,两个碘离子各失去一个电子,故系数为氯气、碘离子、氯离子、碘单质依次为1、2、2、1。答案依据是氧化还原反应的配平原则。

第 5 题 基础

取少量待测液于试管中,先加入稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,产生淡黄色沉淀,说明原溶液中含有的卤素离子是____(填离子符号)。

看答案与解析

答案:Br-

解析:卤化银的颜色不同是鉴别卤素离子的主要依据:氯化银为白色沉淀,溴化银为淡黄色沉淀,碘化银为黄色沉淀。题中沉淀呈淡黄色,对应溴化银,故原溶液含溴离子。先加稀硝酸是为了排除碳酸根等能与银离子生成沉淀的离子干扰,并且卤化银不溶于稀硝酸,可保证判断可靠。故填 Br-。

第 6 题 挑战

用四氯化碳从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离,下列说法正确的是( )

  1. 四氯化碳的密度比水大,静置分层后紫红色的碘的四氯化碳溶液在下层
  2. 四氯化碳的密度比水小,静置分层后紫红色的碘的四氯化碳溶液在上层
  3. 萃取后可用分液漏斗把下层的碘的四氯化碳溶液从上口倒出
  4. 酒精也可以作萃取剂,因为碘在酒精中的溶解度比在水中大
看答案与解析

答案:A

解析:萃取剂须与原溶剂互不相溶,且溶质在其中溶解度更大。四氯化碳不溶于水、密度比水大,故水层在上、碘的四氯化碳溶液呈紫红色沉在下层,A正确、B错误。分液时下层液体从下口放出,上层液体才从上口倒出,C把两者弄反。酒精与水任意比互溶,加入后不能分层,无法用分液漏斗分离,因此不能作萃取剂,D错误。故选 A。

第 7 题 进阶

从苦卤中提取溴时,为什么要先通氯气氧化、再鼓入热空气吹出、然后用二氧化硫溶液吸收富集?请依次说明三步操作的作用。

看答案与解析

答案:通入氯气是把苦卤中的溴离子氧化成溴单质;鼓入热空气是利用溴易挥发的性质,使溴蒸气随气流逸出并与大量水分分离,起到浓缩作用;用二氧化硫溶液吸收时溴被还原为溴离子而富集在吸收液中,再通氯气氧化、蒸馏冷凝即可得到液溴。

解析:提溴的核心是把低浓度的溴离子转化为易挥发的溴单质并富集。氯气作氧化剂完成第一步转化;热空气吹出是物理过程,避免直接蒸干大量海水耗费能源;二氧化硫把溴单质还原为溴离子,使溴由气相转入小体积吸收液,浓度大幅提高,再氧化蒸馏可得产品。答案依据是该流程各步的氧化还原关系与物质挥发性。

第 8 题 挑战

某苦卤中溴离子的物质的量浓度为 0.20 mol/L。取该苦卤 1.0 L,通入氯气把溴离子全部氧化为溴单质。实际生产中氯气需过量 10%,则标准状况下需通入氯气的体积约为____L(结果保留三位小数)。

看答案与解析

答案:2.464

解析:由反应氯气加两个溴离子生成溴单质加两个氯离子可知,氯气与溴离子的物质的量之比为1比2。1.0 L 苦卤中溴离子的物质的量为 0.20 mol/L 乘 1.0 L 等于 0.20 mol,故理论上需氯气 0.10 mol。再考虑过量 10%,实际需氯气 0.11 mol,标准状况下体积为 0.11 mol 乘 22.4 L/mol 等于 2.464 L。答案依据是化学方程式的计量关系与气体摩尔体积。

课标对应

…比较水、四氯化碳等分子的极性…

《课程标准》原文节选(che-2017:G.NR.82)

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