江蘇專用2025版高考化學一輪復習專題4非金屬及其化合物第5單元溴碘的性質(zhì)與提取環(huán)境保護與綠色化學學案

PAGE14-第五單元溴、碘的性質(zhì)與提取環(huán)境愛護與綠色化學[課標解讀]1.了解鹵素的性質(zhì)與鹵離子的檢驗。2.了解海水的綜合利用——海水提鎂、溴和碘的原理與工藝。3．了解常見環(huán)境的污染與防治，了解化學與環(huán)境的關系，了解“綠色化學”的重要性。鹵素的性質(zhì)與鹵素離子的檢驗學問梳理1．鹵素的性質(zhì)(1)鹵素單質(zhì)的相像性鹵素原子核外最外層電子數(shù)均為7，易得到電子，表現(xiàn)非金屬性。①都能與大多數(shù)金屬反應，如2Fe＋3Br2=2FeBr3，但I2與Fe反應生成FeI2。②都能與H2反應生成HX：X2＋H2=2HX(X代表Cl、Br、I，下同)。③都能與水反應：X2＋H2OHX＋HXO(F2例外：2F2＋2H2O=4HF＋O2)。④都能與堿溶液反應：X2＋2OH－=X－＋XO－＋H2O(F2例外)。(2)鹵素的遞變性鹵素(從F→I)的電子層依次增多，原子半徑漸漸增大，非金屬性漸漸減弱。(3)鹵素及其化合物的特性氟①F2氧化性最強，F(xiàn)－的還原性最弱②與H2反應在暗處即爆炸，F(xiàn)2與鹽溶液反應時，F(xiàn)2先與H2O反應③HF是弱酸，能腐蝕玻璃，故應保存在鉛制器皿或塑料瓶中；有毒溴①Br2是紅棕色液體，易揮發(fā)②Br2易溶于有機溶劑，CCl4、汽油可作Br2的萃取劑③盛溴的試劑瓶中加水，進行水封，保存液溴時不能用橡膠塞④AgBr具有感光性，見光易分解，可用于制照相底片或感光紙碘①I2遇淀粉變藍色②I2加熱時易升華③I2易溶于有機溶劑④食用鹽中加入KIO3可用于補碘，防治甲狀腺腫大⑤AgI具有感光性，見光易分解，可用于人工降雨[辨易錯](1)F2、Cl2、Br2、I2與Fe反應均生成＋3價鐵的化合物。 ()(2)F2、Cl2、Br2與H2O反應的原理相像。 ()(3)F2、Cl2、Br2、I2的熔沸點和密度均漸漸增大。 ()(4)F2通入NaCl溶液中可生成Cl2。 ()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×2．鹵素離子的檢驗(1)AgNO3溶液——沉淀法(2)置換——萃取法留意：Br2、I2在水、有機溶劑中的顏色比較Br2I2水橙色→黃色褐色→黃色有機溶劑(苯、CCl4、汽油)橙紅色→橙色紫色→紫紅色[深思索]已知在酸性條件下，IOeq\o\al(－,3)與I－反應生成I2，請設計試驗檢驗食鹽中是否含IOeq\o\al(－,3)？[答案]將少量食用鹽溶于白醋中，然后將溶液滴到淀粉-KI試紙上，若試紙變藍色，說明此食用鹽為加碘食鹽(其他合理答案也可)。學問應用建筑工地常用的NaNO2因外觀和食鹽相像，又有咸味，簡單使人誤食中毒。已知NaNO2能發(fā)生如下反應：(1)配平上述反應，將化學計量數(shù)填入中。(2)依據(jù)上述反應，利用試紙與生活中的常見物質(zhì)①水、②淀粉-碘化鉀試紙、③淀粉、④白酒、⑤食醋鑒別NaNO2和NaCl，試驗時最適合的組合為(填序號)。[答案](1)242122(2)②⑤命題點1鹵素的性質(zhì)及應用1．下列關于鹵素(用X表示)的敘述，錯誤的是()A．鹵素單質(zhì)與水反應均可用X2＋H2OHXO＋HX表示B．HX都極易溶于水，它們的熱穩(wěn)定性隨X的核電荷數(shù)的增加而減小C．鹵素單質(zhì)的顏色由F2→I2隨相對分子質(zhì)量增大而變深D．X－的還原性依次為F－<Cl－<Br－<I－A[F2與H2O反應生成HF和O2，A項錯誤。]2．(2024·南通模擬)CsICl2常用于化學上的分子篩技術，CaOCl2常用于漂白、消毒。下列推斷正確的是()A．CsICl2、CaOCl2中的鹵族元素都顯－1價B．向CaOCl2溶液中滴加稀硫酸可能產(chǎn)生黃綠色氣體C．CsICl2溶液不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色D．向CsICl2、CaOCl2溶液中分別滴加硫酸亞鐵溶液，均無明顯顏色變更B[A項，CsICl2中的I為＋1價，錯誤；B項，CaOCl2可寫為CaCl2·Ca(ClO)2，加入酸Cl－與ClO－反應生成Cl2，正確；C項，CsICl2中的Cl－能使酸性KMnO4溶液褪色，錯誤；D項，CaOCl2中的ClO－能氧化Fe2＋，錯誤。]3．某化學小組用如圖所示裝置驗證鹵素單質(zhì)氧化性的相對強弱。下列說法不正確的是()A．E處棉花球變成黃色，說明Cl2的氧化性比Br2強B．F處棉花球變成藍色，說明Br2的氧化性比I2強C．E處發(fā)生反應的離子方程式為Cl2＋2Br－=2Cl－＋Br2D．G裝置中NaOH溶液與Cl2反應的離子方程式為2OH－＋Cl2=ClO－＋Cl－＋H2OB[在F處，可能是未反應完的Cl2與KI發(fā)生反應置換出I2，使淀粉變藍色，不能說明Br2的氧化性比I2強。]命題點2鹵素離子的檢驗4．下列敘述中正確的是()A．能使潮濕的淀粉-KI試紙變成藍色的物質(zhì)肯定是Cl2或Br2B．用硝酸酸化的硝酸銀溶液能一次鑒別NaCl、NaBr、KI三種失去標簽的溶液C．某溶液加入CCl4，CCl4層顯紫色，證明原溶液中存在I－D．某淺黃色的溴水，加入CCl4振蕩靜置后，上層顯橙紅色B[還有許多氧化劑(如HNO3、O3等)能將I－氧化為I2，A項錯誤；碘單質(zhì)的CCl4溶液顯紫色，C項錯誤；CCl4的密度比水大，應下層顯橙紅色，D項錯誤。]溴、碘的提取學問梳理1．海水水資源的利用(1)海水水資源的利用海水水資源的利用，主要包括海水的淡化和干脆利用海水進行循環(huán)冷卻等。(2)海水淡化方法及原理淡化方法原理蒸餾法將海水加熱蒸發(fā)汽化，然后蒸氣冷凝而得到蒸餾水電滲析法利用陰、陽離子交換膜對水中陰離子、陽離子的選擇性透過，在外加直流電場作用下，使水中的一部分別子轉(zhuǎn)移到另一部分水中而達到除鹽目的離子變換法用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂除去海水中的陽離子和陰離子得到去離子水2.溴、碘的提取(1)海水提溴①工藝流程②基本步驟及主要反應(2)①海帶中含有碘元素的檢驗②海帶中碘的提取a．化學原理(離子方程式)2I－＋Cl2=I2＋2Cl－。b．主要的物理原理：單質(zhì)碘用CCl4或苯萃取，分液后用蒸餾法將碘與有機溶劑分開。3．海水中其他資源的開發(fā)利用(1)從海水中提取核能開發(fā)的重要原料：鈾和重水。(2)潮汐能、波浪能等是有待開發(fā)的新型能源。命題點海水資源的開發(fā)利用1．海洋是一座巨大的化學資源寶庫，如圖是從海水中提取若干種化學物質(zhì)的流程圖，則下列說法正確的是()A．除去粗鹽中的SOeq\o\al(2－,4)、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等雜質(zhì)，①中加入試劑的依次為Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸B．②中包含制取MgCl2溶液、無水MgCl2及電解熔融狀態(tài)的MgCl2幾個階段C．氯堿工業(yè)可干脆得到H2、O2、NaOHD．SO2水溶液汲取Br2的離子方程式為SO2＋Br2＋2H2O=2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2HBrB[A項中的加入依次會導致Ba2＋無法除盡，A錯誤；單質(zhì)鎂是通過電解熔融MgCl2(無水)的方法制取的，B正確；氯堿工業(yè)的產(chǎn)品中不含O2，C錯誤；HBr為強酸，寫離子方程式應拆為“H＋＋Br－”，D錯誤。]2．從海帶中提取碘單質(zhì)，成熟的工藝流程如下。下列關于海水制碘的說法，不正確的是()干海帶eq\o(→,\s\up8(灼燒))海帶灰eq\o(→,\s\up8(沸水),\s\do6(浸泡))懸濁液eq\o(→,\s\up8(過濾))濾液eq\o(→,\s\up8(H＋),\s\do6(H2O2))碘水eq\o(→,\s\up8(CCl4))I2的CCl4溶液eq\o(→,\s\up8(蒸餾))I2A．試驗室在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶，并且用玻璃棒攪拌B．含I－的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后，碘元素發(fā)生氧化反應C．在碘水中加入幾滴淀粉溶液，溶液變藍色D．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，該操作為“萃取”A[灼燒固體時應在坩堝中，A項不正確。]3．(1)采納石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應的化學方程式為；電解時，若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式為。(2)從MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O的操作為，過濾、洗滌干燥。[答案](1)MgCl2(熔融)通電,Mg＋Cl2↑Mg＋2H2O高溫,Mg(OH)2＋H2↑(2)加入肯定鹽酸，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶(1)鎂在空氣中燃燒，可與空氣中的O2、N2及CO2反應，所得固體產(chǎn)物可能是MgO、Mg3N2、C的混合物。(2)Na、Mg等活潑金屬著火，不能用CO2滅火。(3)由于Mg(OH)2的溶解度比MgCO3的小，故水垢的主要成分中是Mg(OH)2，而非MgCO3。環(huán)境愛護與綠色化學學問梳理1．常見環(huán)境污染(1)環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境的破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。一般說的“三廢”：主要是指廢氣、廢水和廢渣。(2)常見環(huán)境污染及其成因①酸雨——有關的物質(zhì)為SO2和氮氧化合物。b．硝酸型酸雨：NOx排入大氣中后，與空氣(O2)、水反應生成HNO3隨雨雪降到地面。即NOxeq\o(→,\s\up8(O2＋H2O))HNO3。②光化學煙霧——主要是氮氧化合物和碳氫化合物造成的。③臭氧層空洞——主要是氟氯代烴、氮氧化合物等的排放引起的。④溫室效應——主要是由于大氣中CO2等的含量的不斷增加造成的。CH4等烴類也能引起溫室效應。⑤白色污染——聚乙烯等難降解塑料的大量運用。⑥水華、赤潮——含大量氮、磷的生活污水及工農(nóng)業(yè)廢污水的隨意排放造成水體富養(yǎng)分化。⑦PM2.5——大氣中直徑小于或等于2.5×10－6m⑧霧霾——霧和霾的統(tǒng)稱。空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等組成的氣溶膠系統(tǒng)造成視覺障礙的叫霾。二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物(PM)這三項是霧霾主要污染物，前兩者為氣態(tài)污染物，最終一項顆粒物才是加重霧霾天氣污染的罪魁禍首。⑨居室污染——甲醛、苯、甲苯、氡對空氣的污染。來源于建筑、裝修材料等。2．SO2、NOx的消退方法(1)SO2的消退方法①鈣基固硫法：將生石灰和含硫的煤混合燃燒，S轉(zhuǎn)化為CaSO4。反應原理為CaO＋SO2eq\o(=,\s\up8(△))CaSO3,2CaSO3＋O2=2CaSO4，總反應方程式為2CaO＋2SO2＋O2eq\o(=,\s\up8(△))2CaSO4。②氨水脫硫法：將SO2通過氨水及氧化生成氮肥(NH4)2SO4。反應原理為：2NH3·H2O＋SO2=(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3＋O2=2(NH4)2SO4。(2)NOx的消退①堿液汲取法工業(yè)尾氣中NOx常用堿液汲取處理，NO2、NO的混合氣體能被足量燒堿溶液完全汲取的條件是n(NO2)≥n(NO)。②催化轉(zhuǎn)化法在催化劑、加熱條件下，氨可將氮氧化物轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2)，或NOx與CO在肯定溫度下催化轉(zhuǎn)化為無毒氣體(N2和CO2)。一般適用于汽車尾氣的處理。3．環(huán)境愛護(1)空氣質(zhì)量日報主要包括“空氣污染指數(shù)”“空氣質(zhì)量級別”“首要污染物”。目前計入的污染物主要是SO2、NOx、固體小顆粒。(2)環(huán)境愛護的措施①對工業(yè)攜帶的廢氣顆粒物進行回收利用。②工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達標后再排放，限制運用含N、P的洗滌劑。③回收廢棄塑料，研制可降解塑料。4．綠色化學(1)核心：利用化學原理從源頭上削減和消退工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染。又稱為“環(huán)境無害化學”“環(huán)境友好化學”“清潔化學”。(2)特征①采納無毒、無害的原料；②在無毒、無害的條件(包括催化劑、溶劑)下進行；③產(chǎn)品應當是環(huán)境友好的；④具有“原子經(jīng)濟性”，即反應具有高選擇性、極少副產(chǎn)物，甚至實現(xiàn)“零排放”。此外，它還應當滿意“物美價廉”的傳統(tǒng)標準。(3)原子經(jīng)濟性①原子經(jīng)濟性可用原子利用率來衡量，其定義式可表示為：原子利用率＝eq\f(期望產(chǎn)品的總質(zhì)量,生成物的總質(zhì)量)×100%。②經(jīng)濟性的反應有兩個顯著優(yōu)點：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地削減了廢物的排放。③最高目標：原子利用率為100%，如化合反應和加成反應。[辨易錯](1)化石燃料大量燃燒產(chǎn)生大量的CO2導致酸雨的形成。 ()(2)CO2能夠產(chǎn)生溫室效應，故CO2為大氣污染氣體。 ()(3)汽車尾氣污染是城市空氣污染的重要來源，假如將汽油標準由“國Ⅲ”提到“國Ⅳ”這意味著汽車不再排放氮氧化物。 ()(4)植樹造林可以削減大氣污染物，屬于綠色化學的理念。 ()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×學問應用原子經(jīng)濟性是綠色化學的重要特征，可以利用反應的原子利用率進行推斷，請計算下列制備環(huán)氧乙烷()的原子利用率。[解析](1)原子利用率：eq\f(44,44＋60)×100%≈42.3%。(2)原子利用率：eq\f(44,111＋44＋18)×100%≈25.4%。(3)原子利用率：eq\f(88,88)×100%＝100%。(4)原子利用率：eq\f(44,44＋106＋36)×100%≈23.7%。[答案](1)42.3%(2)25.4%(3)100%(4)23.7%命題點環(huán)境污染、愛護與綠色化學1．汽車尾氣含氮氧化物(NOx)、碳氫化合物(CxHy)、一氧化碳等，干脆排放簡單造成“霧霾”。因此，不少汽車都安裝尾氣凈扮裝置(凈化處理過程如圖)。下列有關敘述，錯誤的是()A．尾氣造成“霧霾”與汽油未充分燃燒有關B．尾氣處理過程，氮氧化物(NOx)被還原C．Pt-Rh催化劑可提高尾氣凈化反應的平衡轉(zhuǎn)化率D．運用氫氧燃料電池作汽車動力能有效限制霧霾C[催化劑不能變更平衡轉(zhuǎn)化率，只能變更反應的速率，C項錯誤。]2．(2024·常熟抽測)下列做法不符合愛護環(huán)境理念的是()A．推廣運用氫能，緩解溫室效應B．利用二氧化碳制取可降解塑料，削減白色污染C．推廣運用電動汽車，避開光化學煙霧發(fā)生D．將生活垃圾運輸?shù)綗o人區(qū)，削減對人類生活的影響D[將生活垃圾運輸?shù)綗o人區(qū)，仍舊對環(huán)境造成污染，D項符合題意。]3．汽車尾氣中的氮氧化合物(NOx)與大氣中的NH3發(fā)生如下作用，形成一種霧霾。NOxeq\o(→,\s\up8([O]),\s\do6(反應①))N2O5eq\o(→,\s\up8(H2O),\s\do6(反應②))HNO3eq\o(→,\s\up8(NH3),\s\do6(反應③))煙(一種霧霾)有關該霧霾的敘述錯誤的是()A．該霧霾中含硝酸銨固體B．反應②是非氧化還原反應C．NH3是形成該霧霾的催化劑D．NH3可能來自過度施用氮肥C[HNO3遇NH3生成NH4NO3，因此該霧霾中含硝酸銨固體，A項正確；反應②為N2O5＋H2O=2HNO3，為非氧化還原反應，B項正確；氨氣是形成該霧霾的反應物，而不是催化劑，C項錯誤；氮肥中的NHeq\o\al(＋,4)可轉(zhuǎn)化為氨氣，故大氣中的NH3可能來自過度施用氮肥，D項正確。]4．工業(yè)上常采納生物硝化法將NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)來處理氨氮廢水，工作流程如圖，下列說法錯誤的是()A．生物硝化法處理廢水，會導致水體pH漸漸下降：NHeq\o\al(＋,4)＋2O2=NOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋H2OB．長期過量運用NH4Cl等銨態(tài)化肥，易導致土壤酸化，水體富養(yǎng)分化C．檢驗NHeq\o\al(＋,4)所需的試劑是濃NaOH溶液、潮濕的藍色石蕊試紙D．微生物保持活性的pH范圍為7～9，可以加入石灰石來調(diào)整水體的pHC[NH4Cl水解呈酸性，長期過量運用會導致土壤酸化，也會導致水體富養(yǎng)分化，B項正確；檢驗NHeq\o\al(＋,4)應運用紅色石蕊試紙，C項錯誤；生物硝化法處理廢水會使水體呈酸性，可以加入石灰石與H＋反應來調(diào)整水體的pH，A、D項正確。][真題驗收]1．(2024·全國卷Ⅱ，T9)二氧化碳的過量排放可對海洋生物的生存環(huán)境造成很大影響，其原理如圖所示。下列敘述錯誤的是()A．海水酸化能引起HCOeq\o\al(－,3)濃度增大、COeq\o\al(2－,3)濃度減小B．海水酸化能促進CaCO3的溶解，導致珊瑚礁削減C．CO2能引起海水酸化，其原理為HCOeq\o\al(－,3)H＋＋COeq\o\al(2－,3)D．運用太陽能、氫能等新能源可改善珊瑚的生存環(huán)境C[依據(jù)圖示可知CO2的過量排放，能導致海水中CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)平衡右移；H＋又能與珊瑚礁溶解生成的COeq\o\al(2－,3)結合生成HCOeq\o\al(－,3)，促使CaCO3Ca2＋＋COeq\o\al(2－,3)平衡右移，從而使珊瑚礁削減。結合上述分析可知海水酸化，海水中H＋和HCOeq\o\al(－,3)的濃度均增大，使海水中COeq\o\al(2－,3)的濃度減小，A項正確；H＋可結合珊瑚礁溶解產(chǎn)生的COeq\o\al(2－,3)，故能促進CaCO3的溶解，使珊瑚礁削減，B項正確；CO2引起海水酸化的原理為CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCOeq\o\al(－,3)，C項錯誤；運用太陽能、氫能等新能源，能有效削減CO2的排放，利于改善珊瑚的生存環(huán)境，D項正確。]2．(2024·江蘇高考，T9)下列關于Na、Mg、Cl、Br元素及其化合物的說法正確的是()A．NaOH的堿性比Mg(OH)2的強B．Cl2得到電子的實力比Br2的弱C．原子半徑r：r(Br)>r(Cl)>r(Mg)>r(Na)D．原子的最外層電子數(shù)n：n(Na)<n(Mg)<n(Cl)<n(Br)A[元素的金屬性越強，其最高價氧化物對應的水化物的堿性越強，A項正確；Cl的非金屬性強于Br，則Cl2得到電子的實力比Br2強，B項錯誤；同周期元素從左到右原子半徑漸漸減小，則原子半徑大小依次為r(Na)>r(Mg)>r(Cl)，C項錯誤；Na、Mg、Cl、Br原子的最外層電子數(shù)分別為1、2、7、7，D項錯誤。]3．(2024·全國卷Ⅱ)探討表明，氮氧化物和二氧化硫在形成霧霾時與大氣中的氨有關(如圖所示)。下列敘述錯誤的是()A．霧和霾的分散劑相同B．霧霾中含有硝酸銨和硫酸銨C．NH3是形成無機顆粒物的催化劑D．霧霾的形成與過度施用氮肥有關C[霧和霾的分散劑均為空氣，A項正確；結合圖示可知形成霧霾的無機顆粒物中含有NH4NO3和(NH4)2SO4，B項正確；依據(jù)圖示可知空氣中NOx、SO2分別轉(zhuǎn)化為HNO3、H2SO4后，汲取空氣中的NH3生成NH4NO3和(NH4)2SO4，即NH3是形成無機顆粒物的反應物，C項錯誤；過度施用氮肥，會導致空氣中揮發(fā)的NH3濃度增大，與霧霾的形成有關，D項正確。]4．(2015·全國卷Ⅱ)海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A．向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴B．粗鹽可采納除雜和重結晶等過程提純C．工業(yè)生產(chǎn)中常選用NaOH作為沉淀劑D．富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質(zhì)溴，再用SO2將其還原汲取C[工業(yè)上沉淀Mg2＋常選用廉價的石灰乳進行沉淀，而不選用NaOH，C項錯誤。][新題預料]1．碘在地殼中主要以NaIO3的形式存在，在海水中主要以I－的形式存在，幾種粒子之間的轉(zhuǎn)化關系如圖所示。下列說法正確的是()A．向含I－的溶液中通入Cl2，所得溶液加入淀粉后溶液肯定變藍B．途徑Ⅱ中若生成1molI2，消耗1molNaHSO3C．氧化性的強弱依次為Cl2>I2>IOeq\o\al(－,3)D．肯定條件下，I－與IOeq\o\al(－,3)反應可能生成I2D[向含