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第3课时 卤族元素 提取卤素单质的化工流程（1课时）
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1 卤族元素的原子结构有哪些特点？卤素单质哪些化学性质
[例题1]下列关于卤族元素的说法正确的是(　　)
A．F、Cl、Br、I的最高化合价都为＋7价
B．卤族元素的单质只有氧化性
C．从F到I，原子的得电子能力依次减弱
D．卤素单质与H2化合的难易程度按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易
（本题考查卤素单质的性质，为高频考点，把握同主族元素的性质及变化规律为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意规律性知识的应用，题目难度不大）
[解析]：A．最外层电子数=最高正价，F无正价，则Cl、Br、I最高正化合价都为+7，故A错误；B．氯气与水反应中，Cl元素的化合价升高也降低，则Cl、Br、I的单质有氧化性、还原性，故B错误；C．从F到I，非金属性减弱，则从F到I，原子的得电子能力依次减弱，故C正确；D．非金属性越强，与氢化合越易，则卤素单质与H2化合的难易程度按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由易变难，故D错误；故选C。
[答案]：C
[例题2]2016年6月8日，总部位于瑞士苏黎世的国际纯粹与应用化学联合会宣布，将合成化学元素第113号(Nh)、115号(Mc)、117号(Ts)和118号(Og)提名为化学新元素。其中117号元素的原子结构与卤族元素相似，原子核外有7个电子层，且最外层有7个电子。下列叙述中正确的是(　　)
A．Ts元素的气态氢化物的化学式为HTs，在常温下很稳定
B．其单质带有金属光泽，具有强氧化性，可与KI发生置换反应生成I2
C．其单质的分子式为Ts2，易溶于有机溶剂
D．AgTs是一种有色的易溶于水的化合物
（出处：2020新教材化学同步新素养培优人教必修第一册练习，考查同一主族元素性质递变规律，侧重考查元素周期律的应用，以卤族元素为例熟练掌握同一主族性质递变规律，实现学生的深度思考、深度体验和深度内化。）
[解析]：117号元素的原子结构与卤族元素相似，原子核外电子排布有7个电子层，且最外层有7个电子，该元素处于第ⅦA族。同主族自上而下元素的非金属性逐渐减弱，117号元素的非金属性比At的弱，元素的非金属性越强，对应氢化物越稳定，该元素氢化物稳定性比HAt差，则HTs常温下不稳定，故A错误；同主族元素，从上往下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，所以其单质带有金属光泽，但其单质的氧化性比I2弱，不能与KI发生置换反应生成I2，故B错误；与Cl2、Br2、I2的结构、性质相似，所以其单质的分子式为Ts2，易溶于有机溶剂，故C正确；AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解度逐渐减小，颜色逐渐加深，故AgTs是一种有色、难溶于水的化合物，故D错误。
[答案]：C
问题2 如何提取卤素单质？
[例题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
（出处：2015新课标II卷，推荐理由，以海水的综合开发利用为载体考查了粗盐的提纯、海水提取溴、物质的分离与提纯操作、试剂的选取等，题目难度中等。要求学生对知识了解、理解、掌握及分析综合运用的情况，明确常见的化学实验基本操作及常见物质的性质是答题关键。）
[解析]： A项，向苦卤中通入Cl2 时发生反应Cl2＋2Br－===2Cl－＋Br2，故其目的是为了提取溴，正确；B项，可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质，然后向滤液中加入沉淀剂，过滤后调节滤液pH以除去可溶性杂质，最后重结晶可得精盐，正确；C项，工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂，错误；D项，由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小，因此利用Br2的挥发性，可先用热空气和水蒸气吹出Br2，再用SO2将其还原为HBr进行富集，正确。
[答案]：C
[例题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(　　)
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液I2
A．实验室在蒸发皿中灼烧干海带，并且用玻璃棒搅拌
B．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．碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液，该操作为“萃取”
（出处：教材配套同步练习P54，推荐理由：本题以从海带中提取碘单质的工艺流程为载体，考查基本的实验操作、物质的分离和提纯、氧化还原反应等知识。）
[解析]：灼烧固体时应在坩埚中，A项不正确；酸性条件下，H2O2能将I－氧化为I2，B项正确。
[答案]：A
[小结]：萃取剂选择的原则：①萃取剂与原溶剂互不相溶，②萃取剂与原溶液不反应，③溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度。
[归纳总结]
一．卤族元素的原子结构特点及化学性质
1．卤族元素的原子结构特点
相同点：最外层电子数都是 。
递变性：从F--I，核电荷数依次 ， 电子层数依次 ，原子半径依次 。
2．卤族元素的化学性质
(1)卤素单质之间的置换
氧化性：Cl2>Br2>I2
还原性：Cl-(2)卤族元素的化学性质—与氢气反应
与氢气反应的难易程度：
生成的氢化物的稳定性：
卤素单质的氧化性强弱：
二．提取卤素单质的化工流程
1．氯的提取——氯碱工业
海水―→粗盐饱和食盐水
化学方程式为 。
2．海水提取溴
(1)工艺流程
通热空气和↓水蒸气吹出

(2)发生反应的化学方程式
① ；
② ；
③ 。
3．海带中提取碘
(1)工艺流程
H2O Cl2
↓ ↓
―→
(2)发生反应的离子方程式： 。
活动二：重难点突破
1．卤素的化学性质
[典型题例1] 在给定条件下，下列物质间所示的转化可以实现的是
A．B．
C．D．
[答案]：A
[小结] 掌握氯及其化合物的性质是解题的关键。
[练习1]氯气性质的微型实验装置如图所示，①是浓盐酸，⑥是高锰酸钾，②至⑤是滤纸条，依次滴有石蕊溶液、淀粉KI溶液、KBr溶液，含KSCN的FeCl2几种溶液，实验时滴几滴浓盐酸，下列说法不正确的是(　　)
A．产生氯气的离子方程式为：16H＋＋10Cl－＋2MnO===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O
B．⑤处变红色，发生反应为：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
C．②处先变红后褪色，能说明氯气溶于水后，溶液有酸性和强氧化性
D．③处变蓝，④处变橙色能说明氧化性：Cl2＞Br2＞I2
(出处：2018黑龙江模拟。推荐理由：本题考点为性质实验方案的设计，考查了氯气性质的分析应用，氯气氧化性、漂白性、制备方法和反应现象是解题关键，掌握基础是关键，题目难度中等。)
[解析] A、高锰酸钾溶液和浓盐酸发生氧化还原反应生成氯气，反应的离子方程式为：16H++10Cl-+2MnO4-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O，故A正确；B、氯气氧化氯化亚铁为氯化铁，铁离子遇到硫氰酸钾溶液显红色，反应为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3，故B正确；C、氯气遇到水反应生成盐酸和次氯酸遇到石蕊试液先变红色后褪色，故C正确；D、氯气和碘化钾反应生成碘单质，碘单质遇到淀粉变蓝色，氯气和溴化钾反应生成溴单质，溶液呈橙色，是溴单质溶于水的现象，上述反应说明氯气氧化性大于碘单质和溴单质，但不能证明溴单质氧化性大于碘单质，故D错误。
[答案]：D
2．提取卤素单质的化工流程
[典型题例2]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
（典型题例出处：2020.武汉调研。推荐理由：本题考查了海水综合利用，是高考常考题型，注意分析从淡化海水中提取溴的工业流程，难度不大。）
[解析]：　Na2SO3＋Br2＋H2O===Na2SO4＋2HBr，A正确；步骤Ⅲ利用氯的非金属性比溴的强，利用置换反应制取Br2，B正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2，故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气，但未标明氯气所处的温度和压强，C错误；从浓溴水中提取溴，可利用有机溶剂(如苯)萃取溴，然后分液得到溴的有机溶液，再经蒸馏可得纯净的溴，D正确。
[答案]：C
[小结]在海水中加入氯气，氯气氧化海水中的溴离子得到溴单质，溴易挥发，通入空气，可以把溴吹出，溴与X反应生成溴化物，故X为具有还原性的物质，可选用SO2、Na2SO3等；溴化物再与氯气反应生成溴单质，加热蒸发得到溴蒸气，溴蒸气冷却得到液溴。
[练习2]海水中溴含量约为 65 mg·L－1，从海水中提取溴的工艺流程如下：
(1)步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是__________。
(2)步骤 Ⅱ 通入热空气吹出Br2，利用了溴的________________________(填字母)。
A．氧化性 B．还原性 C．挥发性 D．腐蚀性
(3)实验室分离溴还可以用溶剂萃取法。下列可以用作溴的萃取剂的是__________(填字母)。
A．乙醇 B．四氯化碳 C．烧碱溶液 D．苯
[解析]：(1)步骤Ⅰ中获得游离态的溴的含量较低，步骤Ⅱ又将之转化为化合态的溴，其目的是富集溴。(2)溴易挥发，步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2，就是利用了溴的挥发性，故选C。(3)萃取剂的选取标准：萃取剂和溶质不反应、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度、萃取剂和原溶剂不互溶。乙醇易溶于水，所以不能作萃取剂，故A错误；四氯化碳符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故B正确；烧碱溶液和溴能发生反应，所以不能作萃取剂，故C错误；苯符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故D正确
[答案]：(1) 富集(或浓缩)溴元素　(2) C　(3)BD
活动三：巩固提升
1.为鉴定氯酸钾中含有氯元素，选用下列试剂和实验手段：①滴加AgNO3溶液；②加水溶解；③加热；④过滤后取滤液；⑤加催化剂；⑥加稀HNO3。正确的操作顺序是(　　)
A．⑤③⑥①②④　　　　 B．③⑤②④⑥①
C．①⑤③②④⑥ D．⑤③②④⑥①
2.CsICl2常用于化学分子筛技术，它既有氧化性又有还原性，下列说法正确的是(　　)
A．CsICl2有氧化性，是因为Cs显＋3价
B．CsICl2有还原性，是因为含有较强还原性的I－
C．酸性高锰酸钾溶液中滴加CsICl2溶液，溶液褪色
D．在CsICl2溶液中滴加HNO3，可生成Cl2
3. “吹出法”是工业上常用的一种海水提溴技术，该技术主要流程如下。下列有关说法正确的是(　　)
A. 氧化1所用的氯气可通过电解饱和NaCl溶液制得
B. 吹出后剩余溶液中可能大量存在的离子有Na＋、Mg2＋、Cl－、Br－
C. 吸收过程发生反应的离子方程式：
SO2＋Br2＋H2O===2H＋＋2Br－＋SO
4.海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。如图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：
(1)由海水晒制的粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为(填化学式)：______________________________________________________。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为_______________________________________。
②制取MgCl2的过程中涉及反应：MgCl2·6H2OMgCl2＋6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是____________________________________________。
(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收，写出用SO2吸收发生反应的离子方程式：___________________________________，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为__________________________。
(4)也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，该反应的离子方程式是____________________________；最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，最终用________法得到单质Br2。
[参考答案]
1．选D　KClO3中含有的氯元素以ClO的形式存在，故首先应将ClO转变成Cl－，再用AgNO3溶液加以检验，正确的操作顺序为⑤③②④⑥①。
2．选C　CsICl2中Cs为＋1价，I为＋1价，Cl为－1价，CsICl2具有氧化性，是因为I显＋1价，A项错误；CsICl2具有还原性，是因为含有较强还原性的Cl－，B项错误；酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，滴加CsICl2溶液，Cl－与MnO在酸性条件下发生氧化还原反应，MnO被还原为Mn2＋，溶液褪色，C项正确；硝酸不能将Cl－氧化为Cl2，故在CsICl2溶液中滴加HNO3，无Cl2生成，D项错误。
3．选A 电解饱和食盐水可以制得氯气，A正确；由于通过了足量的氯气，故剩余溶液中不可能再含有Br－，B错误；吸收过程中，SO2被氧化成SO而不是SO，C错误；酒精能与水互溶，不能用作萃取剂，D错误。
4．(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(只要Na2CO3在BaCl2之后加，HCl最后加皆可)　
(2)①2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH　②防止MgCl2水解
(3)Br2＋SO2＋2H2O===2Br－＋4H＋＋SO　Cl2＞Br2＞SO2
(4)3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑　蒸馏
解析　(1)SO、Ca2＋、Mg2＋等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸能除去过量的CO和OH－，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，所以正确的顺序为BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl（只要满足Na2CO3在BaCl2的后面，最后加入盐酸都可以）。
(2)①电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH。②氯化镁在水中易发生水解，为抑制其水解，氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水。
(3)苦卤中通入Cl2置换出Br2，吹出后用SO2吸收Br2，Br2转化为Br－，再用Cl2置换，第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集溴的作用；在自发进行的氧化还原反应中，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，在反应Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－中，氧化性：Cl2＞Br2，在反应SO2＋2H2O＋Br2===H2SO4＋2HBr中，氧化性：Br2＞SO2，故氧化性强弱顺序为Cl2＞Br2＞SO2。
(4)吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，生成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出，反应的离子方程式为3Br2＋3CO===5Br－＋BrO＋3CO2↑，最后再用H2SO4处理得到Br2，加入CCl4进行Br2的萃取，最后通过蒸馏操作分离得到单质溴。
二、教学建议
1．物质性质的教学融入应用和工业生产过程，通过分析和解决实际问题来诠释化学、技术、社会的关系，学生也在分析和讨论实际问题的过程中加深对元素化合物知识的理解。
2．运用基本概念、基本理论理解卤族元素（单质、化合物）的相似性和递变性以及课本卤素单质提取的知识构成来激活卤族元素及其化合物的复习，提高复习的效率。
3．学生发现问题、提出问题、再通过分析、比较、实验、归纳等解决问题，通过对溴碘的提取流程与原理的学习，用“结构观”“变化观”来认识海水中溴碘离子的存在及转化，通过提取过程中海水的富集、试剂的选择、生产中安全风险等培养学生的“绿色化学观”“化学价值观”“STS”等学科观念，实现了对学科观念的建构。
三、情境素材
1．溴
溴是深红棕色的液体，密度为3.119g/cm3，熔点是-7.2℃，沸点是58.78℃，易挥发，在水中的溶解度为4.16g(100g水中)。易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂。溴需要密封保存，常常往盛有溴的试剂瓶中加入水进行液封。
溴常用于熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂，AgBr常用于感光材料。
2．碘
碘是紫黑色固体（液体是为紫色），密度为4.93g/cm3,熔点是113.5℃，沸点是184.4℃，易升华，在水中的溶解度为0.029g(100g水中)，易溶于酒精、四氯化碳等有机溶剂。碘的特性与淀粉变蓝。碘可进行药用、食品，AgI常用于人工降雨。
脖子病的原因一般是由于食物里缺少碘元素。碘是生成甲状腺素的原料，碘缺乏导致甲状腺增生，是引起大脖子疾病最主要的原因。甲状腺主要功能是分泌甲状腺素，甲状腺素对人体非常重要，包括人体的代谢、生长发育、神经的发育，都有很重要的功能。患者体内碘的缺乏，甲状腺滤泡腺体会不断地增生，滤泡的增生可以产生更多甲状腺素。

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