海水中含有丰富的溴、碘资源,本讲第一部分主要介绍有关卤族元素的性质以及溴、碘的提取;第二部分介绍有关氧化还原反应的知识,氧化还原反应是一类重要的化学反应,有着自己独特的规律,凡有元素化合价升降的化学反应就是氧化还原反应,氧化还原反应中元素化合价变化的实质是电子的转移(得失或偏移)。
【重点难点】 1、卤族元素间的置换反应; 2、从海水中提取溴和碘; 3、氧化还原反应的概念、实质; 4、氧化还原反应的规律。 【知识讲解】 一、卤族元素的性质 1、卤族元素的间的置换反应 非金属性强的卤素单质将非金属性弱的卤素从其卤化物溶液中置换出来生成单质 Cl2+2KBr=2KCl+Br2 Cl2+2KI=2KCl+I2 Br2+2KI=2KBr+I2 , 注:F2在水溶液中的反应是先与水反应。
2、卤素离子的检验: 用AgNO3和稀HNO3溶液可以检验卤素离子的存在,分别生成AgCl(白色沉淀),AgBr(淡黄色沉淀),AgI(黄色沉淀)。AgF可溶,其它AgX难溶。 卤化银的性质和用途 3、需要注意的几个问题 ①Br2是一种极易挥发的红棕色液体,实验室保存少量液溴时应用水封。 ②碘单质是紫黑色的固体,I2易升华,利用这一性质,用加热的方法,分离碘与其他难挥发固体、难升华固体的混合物;I2遇淀粉变蓝,可利用这一性质检验I2的存在,可用KI和淀粉的混合物检验具有较强氧化性物质的存在,原理是氧化性较强的物质能将KI中的碘离子氧化为碘单质,使淀粉变蓝。例如:用湿润的淀粉KI试纸检验Cl2是否收集满。 ③家庭中保存碘盐应采取的方法是密封,避免高温灼烧.食盐中添加KI不如加KIO3保存持久,原因是因KI易被空气中的O2氧化成I2,而I2易升华流失,降低碘效。 ④溴和碘在水中的溶解度不大,但易溶于有机溶剂,如汽油、酒精、四氯化碳等。所以从溴水中提取Br2,从碘水中提取I2均用萃取的办法。
二、从海水中提取溴和碘 1、从海水中提取溴 从海水中提取溴,一般要经历三个步骤,即浓缩、氧化和提取。 溴在海水里的浓度很低。而在提取粗盐后的母液(苦卤)中浓度较高,向浓的苦卤水中通入氯气,使溶液中的溴离子氧化成单质溴。这时生成的单质溴依然混在苦卤中。由于溴的沸点比水低。根据溴的这个性质,鼓入热空气或水蒸气,可以蒸馏出苦卤中的单质溴,冷凝后得到粗溴,再把粗溴精制,便得到高纯度的溴。
2、从海水中提取碘 碘是另一种可以从海洋中提取的非金属元素。但是,碘在海水中含量太低,仅有60μg/L,目前还不能直接从海水中提取碘。 海洋植物,如海带、马尾藻等有吸附碘离子的特殊能力,它们能把海水中的碘富集到是海水中的10万倍以上。所以通常从海带或马尾藻中提取碘。在这些植物中,碘元素仍以碘离子的形式存在。先把这些植物晒干,灼烧成灰(烧去有机物),再用水浸泡,使其中大部分的碘离子转入水中。然后通入氯气将碘离子氧化为单质碘,再用有机溶剂将单质碘萃取出来,最后经过提纯就可以得到单质碘。
三、氧化还原反应 1、概念 在氯气与溴化钾溶液的反应中,溴离子失去一个电子形成溴原子,溴原子结合为溴分子,溴元素的化合价由-1升高到0;氯气分子中的氯原子得到电子,形成氯离子,氯元素化合价降低。 (1)、氧化还原反应:像上述反应那样,在反应过程中有元素化合价变化的化学反应就叫氧化还原反应。 (2)、非氧化还原反应:在反应过程中无元素化合价变化的化学反应。 (3)、氧化反应:反应物所含元素化合价升高的反应。 (4)、还原反应:反应物所含元素化合价降低的反应。 如反应:H2+CuO Cu+H2O中,H2中H元素从0价升高到+1价,H2被氧化,发生氧化反应。 CuO中Cu元素从+2价降低到0价,CuO被还原,发生还原反应。 氧化反应、还原反应不是完整的反应,二者共同组成氧化还原。
2、从电子转移(得失或偏移)角度分析氧化还原反应 (1)、电子得失的情况: 2Na+Cl2点燃2NaCl Na 与Cl2反应时,Cl2分子首先变成Cl原子,Na原子最外电子层上有1个电子,反应时最外层1个电子失去,Na原子变为Na+,Na元素的化合价从0价变为+1价。 Cl原子最外电子层上有7个电子,易得到1个电子变为Cl-,Cl元素的化合价从0 价变为-1价。 (2)、电子偏移的情况: H2+Cl2点燃2HCl 该反应中,不存在电子的得失,在HCl分子中存在共用电子对,电子对偏向Cl原子,使Cl原子相对显负电性,即化合价为-1价,Cl元素化合价降低。电子对偏离H原子,使H原子相对显正电性,即化合价为+1价,H元素化合价升高。 总结:电子的转移(得失或偏移)引起元素化合价的升降,化合价升降为电子转移(得失或偏移)的外观表现。 氧化还原反应的实质为电子的转移(得失或偏移),化合价升降为氧化还原反应的特征。
3、氧化还原反应与四种基本反应类型之间的关系 初中我们学习了四种基本反应类型,它们分别为:分解反应、化合反应、置换反应、复分解反应。化合反应、分解反应中有的属于氧化还原反应,有的不是;置换反应中因为有单质参加反应、同时有单质生成,必然伴随有元素化合价的升降,所以都是氧化还原反应;复分解反应只是成分的互换,不伴随有元素化合价的升降,所以都是非氧化还原反应。 |