微专题20--海水资源的综合利用(提取溴和碘)-备战2022年高考化学考点微专题(解析版).doc

微专题20 海水资源的综合利用（提取溴和碘）

1．海水提取溴
(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。

2．海带中提取碘
(1)流程

(2)发生反应的离子方程式：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－。

【专题精练】
1．从淡化海水中提取溴的流程如下：

下列有关说法不正确的是(　　)
A．X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B．步骤Ⅲ的离子反应：2Br－＋Cl2===2Cl－＋Br2
C．工业上每获得1 mol Br2，需要消耗Cl2 44.8 L
D．步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
【答案】C
2．溴、碘主要存在于海水中，有“海洋元素”的美称。海水中的碘富集在海藻中，我国海带产量居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。提取碘的途径如下所示：
干海带海带灰水溶液 ―→碘单质
下列有关叙述正确的是(　　)
A．碘元素在海水中也有游离态存在
B．在提取的过程中用的氧化剂可以是H2O2
C．操作a是结晶或重结晶
D．b是提纯操作，常用蒸馏或分馏
【答案】B
【解析】碘在海水中只以化合态(I－)存在，没有游离态。操作a是萃取，操作b是分液，然后才是蒸馏等操作来得到单质碘，A、C、D项错误。
3．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
【答案】C
【解析】A项，苦卤中含有K＋、Mg2＋、Br－等，通入Cl2可将Br－氧化成Br2，便于从苦卤中提取Br2。B项，粗盐中含有不溶性杂质(泥沙)和可溶性杂质(Ca2＋、Mg2＋、SO等)，将粗盐溶于水，并除去其中的杂质，再通过重结晶的方法得到纯净NaCl晶体。C项，工业上沉淀Mg2＋常选用廉价的Ca(OH)2，而不选用NaOH。D项，Br2具有较强的挥发性，富集溴时，常先用空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原吸收(SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr)，得到浓度较大的含Br－溶液。
4．溴主要以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__________________________。
【答案】(1)酸性　氯气与碱发生歧化反应(或Br2歧化)
(2)Br2易挥发(或Br2沸点低)
(3)5NaBr＋NaBrO3＋3H2SO4===3Br2＋3Na2SO4＋3H2O　防止在酸性条件下，溴酸钠将Cl－氧化为氯气，影响生成溴的纯度　溴具有强氧化性(或强腐蚀性)
4．从海带中提取碘单质，成熟的工艺流程如下。下列关于海水制碘的说法，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．在含I－的滤液中加入稀硫酸和双氧水后，碘元素发生氧化反应
C．在碘水中加入几滴淀粉溶液，溶液变蓝色
D．在碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为萃取

【答案】A
【解析】选A。灼烧干海带应在坩埚中进行。
5．根据下图海水综合利用的工艺流程图，判断下列说法正确的是(　　)

已知：MgCl2·6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等。
A．过程①的提纯是物理过程，过程②通过氧化还原反应可产生两种单质
B．在过程③中将MgCl2·6H2O灼烧即可制得无水MgCl2
C．过程⑤反应后溶液呈强酸性，生产中需解决其对设备的腐蚀问题
D．在过程④⑥反应中每氧化0.2 mol Br－需要消耗2.24 L Cl2
【答案】C。
【解析】
过程①中除去Mg2＋、CO和SO需要用化学方法，A错误；根据已知信息可知B错误；过程⑤发生的反应为SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr，溶液呈强酸性，C正确；每氧化0.2 mol Br－需消耗0.1 mol Cl2，但不一定是2.24 L，D错误。

【归纳总结】
由于海水中钠、镁、溴、碘都以化合态形式存在且含量较低，所以需要先富集再提取，提取过程要通过氧化还原反应将元素从化合态变为游离态。因此题目中常涉及：
(1)物质的分离、提纯操作，如结晶、过滤、萃取和分液等；
(2)氧化还原反应、电解原理等理论的应用。　
6．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：

(1)请列举海水淡化的两种方法：___________、___________。
(2)步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，其目的是___________。
(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为___________。
(4)某化学研究性学习小组为了了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料知：Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒并有强腐蚀性。他们参观生产过程后，画了如下装置简图：

请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称是___________；
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，操作中控制温度计b为 ___________℃
④C中溶液颜色为 ___________ ，为除去该产物中残留的Cl2可向其中加入NaBr溶液，反应离子方程式为___________。
【答案】(1)蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合理答案中的任意两种 (2) 富集溴元素 (3) Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO＋2Br- (4) ① 冷凝管 ② Br2腐蚀橡胶 ③ 59 ④ 红棕色 2Br-+ Cl2= Br2＋2Cl-
【分析】
利用海水淡化常见的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法，氯碱工业得到的氯气与溴离子反应生成低浓度的Br2溶液，此时蒸馏会消耗大量能源，成本较高，因此用热空气吹出，用二氧化硫水溶液吸收得到硫酸和氢溴酸，再用氯气反应，得到较大浓度的Br2溶液，再蒸馏得到Br2，蒸馏时要注意Br2的沸点为59 ℃，微溶于水，有毒并有强腐蚀性，因此控制好温度，整个过程中不能使用橡皮管。
【解析】
(1)从海水中取淡水，有蒸留法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法，除去海水中的盐分，有电渗拆法、离子交换法和压渗法，故答案为蒸馏法、电渗析法、离子交换法等中的任意两种；
(2)虽然步骤Ⅰ中已获得Br2，但此时溴的浓度较低，提取时消耗过多的原料和能源，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素，故答案为富集溴元素；
(3)二氧化硫具有还原性，可以还原溴生成溴离子，自身被氧化成硫酸，根据电子守恒和元素守恒可得化学方程式为：离子方程式为Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO＋2Br-，故答案为Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO＋2Br-；
(4)①由装置图可知，提纯溴利用的原理是蒸馏，仪器B为冷凝管，故答案为冷凝管；
②溴单质是一种强氧化剂，易腐蚀橡胶制品，所以整套装置不能用橡胶塞和橡胶管，故答案为Br2腐蚀橡胶；
③要达到提纯溴的目的，操作中应控制的关键条件是把温度控制在溴的沸点59°C，并收集该温度下的馏分，故答案为：59；
④C中收集到的是液溴，其颜色为深红棕色。为除去液溴中残留的少量Cl2，向其中加入NaBr溶液，Cl2和NaBr反应生成NaCl和Br2，离子方程式为：2Br-+ Cl2= Br2＋2Cl-。
7．在已经提取氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水中，采用以下所给的工艺流程生产单质碘：

(1)碘位于元素周期表中的第______周期______族。
(2)步骤③加Fe的目的是______。
(3)写出步骤④的化学方程式：______。
(4)上述生产流程中，可以利用的副产物是______，考虑原料循环利用，若将该副产物制成生产所需的试剂，先后还需加入______来进行处理。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是(化学方程式表示)：______。
(6)可采用如图所示的简易装置进行第⑤步操作，在扎有小孔的滤纸上有固体凝结，该分离提纯方法的名称是______。

【答案】(1)五 ⅦA (2) 使碘化银转化为碘化亚铁(FeI2)和单质银 (3) 2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3 (4) Ag 稀硫酸、稀硝酸 (5) 2AgI2Ag＋I2 (6) 升华
【分析】
该实验的目的，是从富碘卤水中提取I2。具体操作为：先将卤水中的碘元素转化为AgI，再用Fe还原制得混有Fe的Ag及含有FeI2的乙溶液，再用过量Cl2将其氧化为I2和FeCl3，最后将粗碘提纯。
【解析】
(1)在元素周期表中，碘与氟同主族且位于溴的下方，所以位于第五周期ⅦA族。答案为：五；ⅦA；
(2)步骤③加Fe，是为了与AgI反应，将碘元素转化为可溶性物质，所以目的是使碘化银转化为碘化亚铁(FeI2)和单质银。答案为：使碘化银转化为碘化亚铁(FeI2)和单质银；
(3)步骤④中，Cl2与FeI2反应，生成I2和FeCl3，化学方程式：2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3。答案为：2FeI2＋3Cl2=2I2＋2FeCl3；
(4)上述生产流程中，可以利用的副产物是Ag，考虑原料循环利用，若将该副产物制成生产所需的试剂(即硝酸银)，应先除去混有的铁粉，再用稀硝酸溶解，所以先后还需加入稀硫酸、稀硝酸来进行处理。答案为：Ag；稀硫酸、稀硝酸；
(5)甲物质为AgI，见光易分解生成银而变黑，其原因是：2AgI2Ag＋I2。答案为：2AgI2Ag＋I2；
(6)第⑤步操作是将粗碘提纯，在扎有小孔的滤纸上有固体凝结，该分离提纯方法是先将碘由固体变为蒸汽，然后再将蒸汽变为固体，所以名称是升华。答案为：升华。
8．海洋植物如海带中含有丰富的碘元素，碘元素以I－的形式存在。实验室从海带中提取碘的流程如图所示：

(1)指出提碘的过程中有关的实验操作名称：①________，③________，④________。
(2)操作③、④可以分解为如下几步：
A．旋开活塞，用烧杯盛接溶液
B．从分液漏斗上口倒出上层溶液
C．打开分液漏斗上口玻璃塞或使塞上的凹槽对准漏斗上口的小孔
D．静置，分层 E．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈上
F．把 50 mL 碘水和 15 mL 苯加入分液漏斗中，盖好玻璃塞
G．检查分液漏斗是否漏液 H．倒转分液漏斗，振荡
(ⅰ)正确的操作顺序是：G→________→________E→D→________→________→B。
(ⅱ)能选用苯作萃取剂的原因是_____________________________________。
(ⅲ)上述(C)这样操作的目的是________________________________________。
(3)流程图中，将操作④后的________层液体(填“上”或“下”)用上图仪器进行操作⑤，写出仪器的名称：X_______、Y___________。请指出上图装置中存在的一处错误：_____________。
【答案】(1)过滤 萃取 分液 (2) (ⅰ) F H C A (ⅱ) 苯与原溶液互不相溶且不发生化学反应；碘在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度 (ⅲ) 保持分液漏斗内外压强平衡，使液体易于流下 (3) 上 蒸馏烧瓶 冷凝管 温度计水银球伸入液面以下
【分析】
海藻在坩埚中灼烧，加水浸泡，经过滤得到残渣和滤液，滤液中含有碘离子，通入过量氯气，可生成碘的水溶液，然后加入苯萃取，经分液后得到碘的苯溶液，最后蒸馏可得到碘，以此解答该题。
【解析】
海藻在坩埚中灼烧，加水浸泡，经过滤得到残渣和滤液，滤液中含有碘离子，通入过量氯气，可生成碘的水溶液，然后加入苯萃取，经分液后得到碘的苯溶液，最后蒸馏可得到碘，
（1）由以上分析可知①为过滤，③为萃取，④为分液，
故答案为过滤；萃取；分液；
（2）（i）③、④顺序为：检查分液漏斗是否漏液→把50mL碘水和15mL苯加入分液漏斗中，盖好玻璃塞→倒转分液漏斗，振荡→把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈上→静置，分层→打开分液漏斗上口玻璃塞或使塞上的凹槽对准漏斗上口的小孔→旋开活塞，用烧杯盛接溶液→从分液漏斗上口倒出上层溶液，
故答案为F；H；C；A；
（ii）苯不溶于水，且碘在苯中溶解度大于水，所应可用苯作萃取剂，
故答案为苯与原溶液互不相溶且不发生化学反应，碘在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度；
（iii）不打开活塞，液体在大气压作用下无法流出，目的是保持分液漏斗内外压力平衡，使液体易于流下，
故答案为保持分液漏斗内外压力平衡，使液体易于流下；
（3）苯的密度比水小，则苯在上层，苯中溶解碘，分离二者，可用蒸馏的方法，蒸馏装置中的仪器名称：X为蒸馏烧瓶、Y为冷凝管。蒸馏时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处，温度计水银球伸入液面以下是错误的，
故答案为上；蒸馏烧瓶；冷凝管；温度计水银球伸入液面以下。
3．工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如图所示。

某课外小组在实验室模拟上述过程设计了如图所示装置进行实验(所有橡胶制品均已被保护，夹持装置已略去)。

(1)A装置中通入a气体时，发生反应的离子方程式为_____。
(2)A装置中通人a气体一段时间后，停止通入，改通入热空气。通入热空气的目的是____。
(3)实验过程中，B装置中产生的两种主要阴离子为_____。
(4)C装置的作用是____。
【答案】(1)Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 (2) 将单质溴从蒸馏烧瓶中吹出 (3) 、Br- (4) 吸收未反应完的Cl2、Br2、SO2等有毒气体，防止污染空气
【分析】
以浓缩海水为原料提取溴，氯气与溴离子反应生成溴，热空气吹出溴后，溴与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸、HBr，装置C可吸收尾气。
【解析】
(1)根据工业流程可知a气体是氯气，能把溴离子氧化成单质溴，发生反应的离子方程式是Cl2+2Br-=2Cl-+Br2；
(2)通入的热空气能将单质溴从蒸馏烧瓶中吹出；
(3)根据工业流程可知b气体是SO2，Br2能把SO2氧化成H2SO4，而自身被还原为Br-，所以B装置中产生的两种主要阴离子为、Br-；
(4)氢氧化钠溶液能吸收未反应完的Cl2、Br2、SO2等有毒气体，防止污染空气。