《2020版新教材高中化学微项目1海带提碘与海水提溴--体验元素性质递变规律的实际应用课件鲁教版必修2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版新教材高中化学微项目1海带提碘与海水提溴--体验元素性质递变规律的实际应用课件鲁教版必修2.ppt（94页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、微项目 海带提碘与海水提溴体验元素性质递 变规律的实际应用 1.同周期同主族元素性质的递变规律。 (1)同周期元素从左到右,金属性逐渐_,非金属性 逐渐_。 (2)同主族元素从上到下,金属性逐渐_,非金属性 逐渐_。 减弱 增强 增强 减弱 2.Br2、I2的性质。 (1)Br2、I2的物理性质 色、态态密度溶解性特性 溴 _ 色液体 均比水 的_ 水中:微 溶;有机溶 液中:_ _ 碘 _ 色固体 _ 深红棕 紫黑 大 易溶 易挥发 易升华 (2)溴、碘及其化合物的性质 溴单质具有氧化性,能将碘化钾溶液中的碘置换出来, 反应的化学方程式为_。 Br2+2KI=2KBr+I2 在水溶液中,溴离
2、子能与银离子反应,生成难溶于水 和稀硝酸的_色溴化银沉淀。反应的离子方程式为 _,实验室常用硝酸银溶液和稀硝酸 来检验Br-。 浅黄 Br-+Ag+=AgBr 在水溶液中,碘离子能与银离子反应,生成难溶于水 和稀硝酸的_色碘化银沉淀。反应的化学方程式为 _,实验室常用硝酸银溶液 和稀硝酸来检验I-。 淀粉遇I2变_,该性质可用于检验I2。 黄 NaI+AgNO3=AgI+NaNO3 蓝色 3.物质分离的一种方法:萃取和分液。 (1)萃取 利用某种溶质在两种_的溶剂里溶解能力的 不同,用一种溶剂(萃取剂)将其从原溶剂中提取出来的 方法叫萃取。 萃取后,可以用分液漏斗把_的两种液体分 开,从而达到
3、分离的目的。 互不相溶 互不相溶 (2)操作步骤 (3)注意事项 萃取剂必须具备的三个条件: 萃取剂和原溶剂互不相溶、不反应; 萃取剂和溶质互不发生反应; 溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度 。 萃取和分液的主要仪器是分液漏斗。 4.物质分离提纯的基本思路。 【情境思考】 很多家庭都有如图这样的瓶子,这是把人参、枸杞、灵 芝、鹿茸等中药材放在酒中进行泡制,一段时间以后倒 出饮用,有舒筋活血之功效,你知道药材放在酒中泡制 的原理吗? 提示:泡制药酒从化学上解释实际上属于固液萃取,中 药材中的有效成分在泡制过程中转移到酒精中,通过饮 用药酒达到一定药效。 项目活动1:海带提碘 碘单质在
4、日常生产和生活中有非常重要的应用,其中碘 酒、碘伏等均是应用广泛的消毒剂。碘酒的主要成分 是碘、乙醇、碘化钾,是一种外用的药,可以对皮肤进 行消毒处理。碘伏的主要成分是单质碘与聚乙烯吡咯 酮(Povidone)的不定型结合物,能够杀灭芽孢、原虫、 病毒、真菌、细菌,挫伤、擦伤、切割伤、冻伤、烧伤 等各种外伤都可以利用碘伏进行处理。 既然碘的用途这么广泛,那么碘是从哪种物质中提取的 呢?如何提取碘? 【活动探究】 1.实验药品 碘化钾溶液、氯水、溴水、四氯化碳 2.实验方案: (1)在一支试管中加入23 mL KI溶液,滴加少量新制 氯水,再滴加少量CCl4,振荡,静置。 现象及结论:液体分层,
5、上层为无色溶液,下层为紫红色 液体。反应的化学方程式为Cl2+2KI=2KCl+I2。 (2)在一支试管中加入23 mL KI溶液,滴加少量新制 溴水,再滴加少量CCl4,振荡,静置。 现象及结论:液体分层,上层为无色溶液,下层为紫红色 液体。反应的化学方程式为Br2+2KI=2KBr+I2。 (3)结论:通过以上两个实验可以说明非金属性大小关 系为Cl2I2,Br2I2,所以从海带中提取碘单质,选用氯水 、溴水作氧化剂均可以。 【思考讨论】 (1)通过什么反应可证明氧化性Br2I2?写出化学方程式 。 提示:Br2+2KI=2KBr+I2。 (2)如何证明溶液中含有I-? 提示:取溶液加入A
6、gNO3溶液和稀HNO3或加入氯水和淀粉 溶液或加入氯水和CCl4溶液。 (3)通过什么反应证明还原性I-Cl-? 提示:Cl2+2KI=I2+2KCl。 【探究总结】 1.萃取和分液的原理和操作注意事项 (1)原理 利用溶质在两种互不相溶的溶剂里溶解性不同,用一种 溶剂把溶质从另一种溶剂里提取出来。 (2)分液操作的注意问题。 分液漏斗使用前要检验是否漏水。 倒转分液漏斗时,应关闭玻璃塞和活塞,防止液体流 出,并且要不时旋开活塞放气,以防止分液漏斗内压强 过大引起危险。 分液时要将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的 凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,保证漏斗内与外界大 气相通,同时漏斗下端管
7、口要紧贴烧杯内壁,从而使液 体顺利流下。 下层液体要从下口放出,上层液体要从漏斗上口倒出 。 2.海带提碘的流程如下 3.反萃取法:将富集在有机溶剂中的单质利用化学方法 重新富集在水中的方法。 【迁移应用】 1.下列各项操作,错误的有( ) A.用乙醇萃取溴水中的溴单质的操作可选用分液漏斗 B.进行分液时,分液漏斗中的下层液体,从下端流出,上 层液体则从上口倒出 C.萃取、分液前需对分液漏斗检漏 D.为保证分液漏斗内的液体顺利流出,需将上面的塞子 拿下 【解析】选A。乙醇与水互溶,因此不能用乙醇萃取溴 水中的溴。 2.(原创题)下列关于从海带中提取碘单质的说法中正 确的是( ) A.海带中提碘
8、包括浸取、过滤、氧化三个步骤 B.海带提碘选取的氧化剂可以是溴单质 C.反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶于水的过程 D.反萃取法中碘单质与浓氢氧化钠反应的化学方程式 为I2+2NaOH=NaI+NaIO+H2O 【解析】选B。A中缺少萃取的步骤;由于溴单质的氧化 性强于碘单质,所以海带提碘选取的氧化剂可以是溴单 质,B正确;C中反萃取法就是将有机溶剂中的碘单质溶 于NaOH等发生化学反应变成含碘化合物溶解在水中的 过程;D中碘单质与浓氢氧化钠反应的化学方程式为 3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O。 3.某同学为了验证海带中含有碘,拟进行如下实验,请 回答相关问题: (1)第1
9、步:灼烧。操作是将足量海带灼烧成灰烬。该过 程中将使用到的实验仪器有哪些?(请从以下仪器中选 择) A.试管 B.瓷坩埚 C.坩埚钳 D.铁三角架 E.泥三角 F.酒精灯 G.烧杯 提示:根据灼烧时需要的仪器可以分析,使用的仪器主 要有BCDEF。 (2)第2步:I-溶液的获取,操作是什么? 提示:将灰烬转移到烧杯中,加适量蒸馏水,用玻璃棒充 分搅拌,过滤。 (3)第3步:氧化。操作是依次加入合适的试剂。下列氧 化剂最好选用_(从浓H2SO4、新制氯水、 KMnO4、H2O2四种试剂中选择)。理由是什么? 提示:选择H2O2。原因是过氧化氢是绿色氧化剂,在氧化 过程中不引入杂质,不产生污染(不
10、会进一步氧化单质 碘)。 (4)第4步:碘单质的检验。请说出检验碘单质的具体操 作。 提示:取少量第3步的溶液,滴加淀粉溶液,如果溶液显 蓝色,则证明海带中有碘。 【补偿训练】 海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素。碘 元素以碘离子的形式存在。实验室从海藻中提取碘的 流程如下: (1)指出从海藻中提取I2的实验操作名称: _,_, 的离子方程式_。 (2)提取碘的过程中,可供选择的有机溶剂是_ 。 A.甲苯、酒精B.四氯化碳、苯 C.汽油、乙酸D.汽油、甘油 (3)为使海藻中I-转化为碘的有机溶液,实验室里有坩埚 、烧杯、玻璃棒、集气瓶、酒精灯、导管、圆底烧瓶 、石棉网以及必要的夹持仪器,还
11、缺少的仪器是 _。 【解析】(1)为了从悬浊液中分离出I-,采用过滤的实验 操作方法;从I2的水溶液中把它提取出来,采用萃取的实 验操作方法。 (2)A中酒精,C中乙酸,D中甘油,都是易溶于水的物质, 所以不能用于萃取碘。 (3)萃取分液所必需的仪器是分液漏斗,过滤时所需仪 器必有普通漏斗。 答案:(1)过滤 萃取 2I-+Cl2=I2+2Cl- (2)B (3)分液漏斗、普通漏斗 项目活动2:海水提溴 溴及其化合物可被用来作为阻燃剂、净水剂、杀虫剂 、染料等。常用消毒药剂的红药水中含有溴和汞。在 照相技术中,溴和碘与银的化合物担任感光剂的角色。 溴又被称之为“海洋元素”,海水中含有大量的溴,
12、请 根据元素周期律的相关知识设计实验探究从海水中提 取溴的主要流程。 【活动探究】 【实验用品】 溴化钠溶液、氯水、四氯化碳 【实验步骤】 (1)在一支试管中加入23 mL NaBr溶液,滴加少量新 制氯水。 现象及结论:溶液由无色变成橙色。反应的化学方程式 为Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2。 (2)向上述试管中再滴加少量CCl4,振荡,静置。 现象及结论:液体分成两层,上层为无色溶液,下层为橙 红色液体。 (3)海水中提取溴的原理分析。 根据以上实验和同主族元素性质递变可知,由于氯气的 氧化性强于溴单质的氧化性,所以可以用氯气氧化溴单 质然后再用有机溶剂萃取的方式从海水中提取溴单质
13、。 【思考讨论】 (1)从海水中提取溴、碘和海水中提取食盐的原理相同 吗?为什么? 提示:不同。海水提取食盐为物理变化,而溴、碘的提 取为化学变化。 (2)从海水中提取溴的过程中,为什么往溴水中鼓入热 空气或水蒸气可获得粗溴?在实验室中怎样从溴水中提 取溴? 提示:溴具有很强的挥发性,往溴水中鼓入热空气或水 蒸气,溴即可挥发出来。在实验室中可以采用萃取的方 法提取溴。 (3)写出海水中的Br-和海植物中I-提取的化学方程式。 提示:2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2;2NaI+Cl2=2NaCl+I2。 (4)从海水中提取溴和碘时操作对象有何不同?为什 么? 提示:海水中溴元素(Br-)的
14、含量丰富,从海水中提取溴 是直接利用提取粗盐后的母液通入氯气进行处理,而海 水中含碘总量虽大,但浓度较低,这给提取带来了麻烦, 某些海藻具有富集碘的能力,如海带,因此,利用浸泡液 浸泡海带可富集碘,或将干海带灼烧后的灰烬作为提取 碘的原料。 【探究总结】 1.从海水中提取溴 (1)步骤:浓缩、氧化、富集、提取。 (2)反应原理:离子方程式为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2。 (3)提取方法:利用Br2的挥发性,鼓入热空气或水蒸气, 就可将Br2分离出来。 2.提取流程 【迁移应用】 1.溴与氯同属“卤族”元素,其单质在性质上具有很大 的相似性,但Cl2比Br2的活泼性强,下面是根据氯气的性
15、质,对溴单质性质的预测,其中不正确的是( ) A.溴单质溶于水得到溴水 B.溴单质与烧碱溶液不反应 C.溴单质与氢气反应的产物为溴化氢 D.溴离子可以用硝酸酸化过的AgNO3溶液来检验 【解析】选B。由于氯气溶于水可以得到氯水,所以溴 溶于水也可以得到溴水;氯气能与烧碱反应,溴也可以 与烧碱反应;氯气可与氢气反应生成氯化氢,所以溴单 质与氢气可以反应生成溴化氢;根据Cl-的检验方法可推 出溴离子可以用硝酸酸化的硝酸银溶液进行检验。 2.实验探究是体验知识产生或形成过程的基本途径。 下面是某同学探究实验报告的一部分,请填空: 实验名称:氯、溴、碘的氧化性强弱比较 实验药品:NaCl溶液、NaBr
16、溶液、KI溶液、氯水、溴水 、碘水、四氯化碳、淀粉碘化钾试纸 实验实验 步骤骤实验结论实验结论 NaCl溶液+氯氯水+1 mL CCl4,振 荡荡,静置,观观察四氯氯化碳层颜层颜 色 氧化性从强到 弱的顺顺序:氯氯 、溴、碘 NaBr溶液+氯氯水+1 mL CCl4,振 荡荡,静置,观观察四氯氯化碳层颜层颜 色 KI溶液+氯氯水+1 mL CCl4,振荡荡, 静置,观观察四氯氯化碳层颜层颜 色 (1)完成该实验需用到的仪器有哪些? 提示:试管、胶头滴管。 (2)CCl4在实验中所起的作用是什么? 提示:萃取。 (3)在实验中四氯化碳层颜色变化过程是什么? 提示:从无色变到橙色(或橙红色或红棕色
17、)。 (4)该同学的实验缺陷有哪些?改进的方法有哪些? 提示:没有比较Br2和I2的氧化性强弱,将实验中的氯 水改成溴水(或将溴水滴在淀粉KI试纸上,观察试纸是 否变蓝色)。 (5)实验中的现象是什么? 提示:溶液分层,上层无色,下层紫色。 3.空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法 之一。其工艺流程如下: (1)步骤发生反应的离子方程式为_。 (2)步骤利用了SO2的还原性,反应的离子方程式: _。 (3)从含溴海水中吹出的溴也可用纯碱吸收,纯碱吸收 溴的主要反应是3Na2CO3+3Br2=NaBrO3+5NaBr+3CO2; 吸收1 mol Br2时,转移的电子数为_mol。纯碱吸
18、 收后再用硫酸酸化,单质溴又从溶液中析出。 【解析】(1)步骤发生的反应是氯气把溴置换出来, 反应的离子方程式为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2。(2)步骤 利用了SO2的还原性,反应的离子方程式是Br2+2H2O +SO2=S +4H+2Br-。(3)根据反应方程式可知每吸 收3 mol的Br2,转移电子5 mol,所以吸收1 mol Br2时, 转移的电子数为 mol。 答案:(1)Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 (2)Br2+2H2O+SO2=S +4H+2Br- (3) 课题任务:探究同周期、同主族元素性 质周期性变化规律 【情境创设】 元素周期律指元素的性质随着元素的原子序数(
19、即 原子核外电子数或核电荷数)的递增呈周期性变化的规 律。元素周期律的发现是化学系统化过程中的一个重 要里程碑。 元素周期表是学习和研究化学的一种重要工具。 元素周期表是元素周期律的具体表现形式,它反映了元 素之间的内在联系,是对元素的一种很好的自然分类。 我们可以利用元素的性质、元素在周期表中的位置和 元素的原子结构三者之间的密切关系来指导我们对化 学的学习研究。 了解同周期和主族元素性质的递变规律,体会元素 周期律(表)在学习元素及其化合物知识及科学研究中 的重要作用,是高中化学的重要任务。 【素养解读】 1.核心素养: 宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识物质的多样性 ,并对物质进行分类
20、;能从元素和原子、分子水平认识 物质的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质 ”的观念。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决 实际问题。 2.素养目标:通过该探究课题的学习,认识元素周期律 的基本内容,激发学生的科学探究精神,认识化学对创 造物质世界的巨大贡献,增强社会责任感。 【素养探究】 【探究一】实验探究同周期、同主族元素性质递变规 律 某同学为了探究元素非金属性递变规律,设计了如下实 验。 根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证明同族元素 性质递变规律,又能证明同周期元素性质递变规律。 所给试剂(供选择): 稀盐酸、稀硝酸(易挥发)、稀硫酸、NaOH、Mg(OH)2、 Al(OH)
21、3、CaCO3、Na2SiO3溶液、Ca(ClO)2溶液。 查阅资料: (1)较强酸与较弱酸的盐反应生成较弱酸和较强酸盐。 (2)H2SiO3是一种白色胶状沉淀。 (3)硝酸易挥发出HNO3气体。 请你帮他完成实验的探究过程。 1.实验目的的确立 由信息“根据强酸制弱酸的原理,所选物质要既能证 明同族元素性质递变规律,又能证明同周期元素性质 递变规律”可知。 实验目的:_ _。 探究同周期、同主族元素非金属性的递变 规律 2.探究实验设计思路分析 3.实验装置的选择 该同学所选装置如图所示: 装置a中所盛溶液是_,装置d中所盛溶液是 _。 稀硝酸 Na2SiO3溶液 4.实验现象与结论 装置实
22、验现实验现 象 反应应离子方 程式 实验结论实验结论 c_ _ _ _ _ d _ _ _ _ _ _ _ 有气泡产生 2H+CaCO3= Ca2+CO2+H2O 非金属 性:NC 有白色胶状 沉淀产生 CO2+Si +H2O =C + H2SiO3 非金属 性:CSi 5.质疑 硝酸具有挥发性,挥发出的硝酸会干扰装置d中反应,应 如何改进?画出装置图,并指明所用试剂。(试剂任选) 提示: 【探究二】探究实验反思 1.该同学进行上述实验后,觉得选用稀盐酸、CaCO3、 Na2SiO3溶液,也可以达到实验目的,利用盐酸的酸性碳 酸硅酸,则同周期非金属性:SiSi。请阐述该同学选择这组试剂错误的原
23、因。 提示:利用稀盐酸和CaCO3反应产生CO2,将CO2通入 Na2SiO3溶液,产生白色胶状沉淀,可证明同主族非金属 性递变规律;但盐酸不是最高价氧化物的水化物,其酸 性比硅酸强,不能用于判断非金属性SiCl。 2.试从原子结构角度,分析【探究一】中同周期、同主 族元素性质出现递变规律的原因。 提示:同周期中C、N原子电子层数相同,最外层电子数 增多,半径减小,原子核对核外电子的吸引能力增强,原 子获得电子的能力增强,元素非金属性增强;同主族中C 、Si原子的最外层电子数相同,电子层数增多,半径增 大,原子核对核外电子的吸引能力减弱,原子获得电子 的能力减弱,元素非金属性减弱。 【素养评价】 1.宏观辨识水平1:能从物质的类别入手,结合判断 非金属性强弱的方法,确立实验目的,选择所用试剂。 2.科学探究水平2:能根据实验原理设计简单实验, 客观记录实验现象,并作出解释。 3.科学探究水平3:能根据假设提出实验方案,独立 完成实验,基于现象和数据进行分析,得出结论并交流 。 4.科学探究水平4:能对实验中异常现象提出质疑 和新的实验设想,并进一步付诸实施。