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2013-2014学年高一化学苏教版必修一:2.1 氯、溴、碘及其化合物(第2课时)


第二课时

氧化还原反应

溴、碘的提取

1.从电子转移的角度来认识氧化还原反应的实质。 2.了解氧化剂、还原剂、氧化性、还原性等基本概念。

3.了解溴、碘的性质,掌握从海水中提取溴、碘的方法。
4.培养由现象看本质的科学探究意识。

一、氧化还原反应

1.概念与实质 (1)氧化还原反应与非氧化还原反应 有 电子转移 发生的化学反应称为氧化还原反应。 没有 电子转移的化学 反应称为非氧化还原反应。

(2)氧化反应与还原反应
①失去电子,化合价 升高 的反应叫 ②得到电子,化合价 降低 氧化 反应。

的反应叫 还原 反应。 ,具有氧化性。

(3)氧化剂与还原剂
①氧化剂:反应中 得到 电子的物质,元素化合价 降低 ②还原剂:反应中 。

失去 电子的物质,元素化合价 升高 ,具有还原性

(4)氧化产物与还原产物 还原产物: 氧化剂 氧化产物: 还原剂 (5)实质 被还原所得到的产物叫还原产物。 被氧化所得到的产物叫氧化产物。

氧化还原反应的实质是反应过程中有 电子的转移 ,其特征是反应过程中有
元素 化合价 的变化。

2.常见的氧化剂和还原剂

氧化剂

还原剂 ①活泼或较活泼 :K、

①活泼的 非金属
Cl2、Br2、I2 ②


单质:O2、

金属 Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe

价金属阳离子:

②某些 非金属

单质:C、

Fe3+、Cu2+、Ag+ 高 高 ③ 价或较 价含氧化

H2

金属

非金属 ③低价

阳离子:Cu+、

合物:MnO2、KMnO4、
K2Cr2O7、HNO3、浓硫酸、 KClO3

Fe2+ ④ Br-、Cl- 阴离子:S2-、I-、

⑤较低价化合物:CO、SO 、

1.在同一化学反应中,氧化剂、还原剂能是同一 种物质吗?

【提示】 降。

MnO2 可以。如 2H2O2=====2H2O+O2↑中 H2O2

既是氧化剂,又是还原剂,且只有氧元素化合价有升

3.氧化还原反应的表示方法 (1)双线桥法 基本形式: 得到n×e- 氧化剂+还原剂―→还原产物+氧化产物 失去n×e- 双线桥法表示同一种元素从反应物到生成物的电子得失情况,箭头是从反应 物中的变价元素开始,指向生成物中的同一种元素。

例如,



(2)单线桥法 单线桥法表示反应物中同种元素或不同种元素之间的电子转移情况,即表 示原子或离子之间电子转移的方向和数目。例如,

(3)单、双线桥法中的注意事项
①使用双线桥法表示氧化还原反应时,箭头由反应物中变价元素指向生成 物中同一元素,单线桥法箭头是在反应物中由失电子的元素指向得电子的元 素。 ②使用双线桥法表示氧化还原反应时要标出“得到”或“失去”及电子数 目;使用单线桥法表示氧化还原反应时只标转移的电子数目。 ③表示电子的符号时不要漏掉“e”右上角的“-”。

二、溴、碘的提取 1.反应原理 利用 氧化还原 反应,人们可以把海水中的溴离子(Br-)、海带等海产

品浸出液中的碘离子(I-)氧化成溴、碘单质。 (1)KBr溶液与氯水反应: 2KBr+Cl2===2KCl+Br2



(2)KI溶液分别与溴水、氯水反应: 2KI+Br2===2KBr+I2 , 2KI+Cl2===2KCl+I2 。

2.从海带中提取碘的流程

3.溴、碘的用途 溴可用于生产多种药剂,如熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。AgBr是一种重要 的 感光 材料,是胶卷中必不可少的成分。碘是一种重要的药用元素,AgI可 用于 人工降雨 。

2.哪些方法能确定溶液中含有I-? 【提示】 检验I-的方法很多,常见有:

①滴入AgNO3溶液生成黄色沉淀,说明有I-。 ②滴入淀粉溶液,然后滴入氯水,变蓝证明原溶液中含有I-。

一、氧化还原反应
在一个氧化还原反应里,元素化合价升降的根本原因是什么? [师生互动] 【提示】 元素原子间发生了得失电子或共用电子对的偏移。 氧化还原反应中体现了两大对立统一的关系,你能根据下列对应 关系找出另一对应关系吗?

“氧化剂——得到电子——化合价降低——被还原——发生还原反应还原产物”。
[学生交流] 【提示】 “还原剂——失去电子——化合价升高——被氧化——发生氧化反应 氧化产物”。

电子转移表示方法有几种?如何表示?举例说明。 [师生互动]

【提示】 (1)双线桥法:线桥两端应该连接化合价有变动的同种元素,并且
箭头方向是指向产物中的元素。如:

(2)单线桥法:表明不同元素原子间得到或失去电子的情况,箭头由失电子原 子指向得电子原子,线桥上只标电子转移的数目,不标“得”、“失”字样。 如:

元素化合价升降数与电子转移数的关系如何? [学生交流]

【提示】 元素化合价有升就有降,元素有氧化就有还原,有失电子就有得
电子(或电子对有偏离就有偏向)而且元素化合价升高的总数值等于元素化合价 降低的总数值,同理,元素失去电子的总数值等于元素得到电子的总数值,电 子转移总数指的是失去电子总数或得到电子总数的某一方,而不是两者的和。

在氧化还原反应里,反应物都是氧化剂或还原剂吗?试举例说 明。 [师生互动] 【提示】 不一定。①在氧化还原反应里,有的反应物是氧化剂或还原剂; ②有的反应物既不是氧化剂又不是还原剂;③有的反应物既是氧化剂又是还原

剂;④有的反应物仅一部分是氧化剂或还原剂。
例如:①C+O2===CO2或Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ ②Cl2+H2O?? HCl+HClO(H2O中元素无化合价变化)

③2H2O2

△ =====

2H2O+O2↑

④MnO2+4HCl(浓)

△ =====

MnCl2+Cl2↑+2H2O(HCl部分被氧化)

从下列事实中你可以总结出有关规律吗? 示例:①氧化性:H2SO4(浓)>SO2>S,Na2FeO4>FeCl3>FeCl2 ②还原性:H2S>S>SO2,Fe>FeCl2。 ③浓H2SO4、浓HNO3、KMnO4中的S、N、Mn只表现氧化性;Na、Cu及 H2S、HCl中的Na、Cu、S、Cl只表现还原性;S、SO2、FeCl2、NO、NO2中的 S、Fe、N元素既有氧化性又有还原性。 [学生交流] 【提示】 a.一般来说,元素化合价越高,其降低的可能性就越大,其氧 化性就越强。b.元素的化合价越低,其升高的可能性就越大,物质的还原性就

越强。c.元素的化合价为最高值,由该元素所决定的物质只有氧化性;若元素
的化合价为最低值,由该元素所决定的物质只有还原性。d.元素的化合价为中 间价,该元素所决定的物质既有氧化性,又有还原性。本规律具有一般性, 称“价态律”。

(2009年福州高一期末)已知:Fe2O3+3CO高温,2Fe+3CO2。 (1)双线桥法标出该反应中电子转移的方向和数目。 _________________________________ 。

(2)指出该反应中,氧化剂是________,还原剂是 ________________________________________________。 (3)在该反应中,若有2 mol电子发生转移,在标准状况下,可生成CO2的体积 为________。

【解析】 该反应中,Fe元素化合价由+3价降低到0价,被还原,Fe2O3 做氧化剂;C元素化合价由+2价升高至+4价,被氧化,CO做还原剂;整 个过程,遵循化合价升高的总数=化合价降低的总数=得电子总数=失电 子总数,因为 V(CO2)=22.4 L。 【答案】 (1) 故当2 mol e-发生转移,生成n(CO2)=1 mol,

(2)Fe2O3 CO

(3)22.4 L

1.氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质, 被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下,氮化铝可通过如下

反应合成:Al2O3+N2+3C

2AlN+3CO,下列叙述正确的是(

)

A.在氮化铝的合成反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂 B.上述反应中每生成2 mol AlN,N2得到3 mol电子 C.氮化铝中氮元素的化合价为-3价 D.在氮化铝的合成反应中AlN是氧化产物,CO是还原产物 【解析】 由化学方程式可知,N由0价变为-3价,N2是氧化剂,AlN是还 原产物。1 mol N2生成2 mol AlN,N2共得到2×3 mol=6 mol电子。 【答案】 C

在氧化还原反应中,氧化剂的氧化性比氧化产物强,还原剂的还 原性比还原产物强,已知X2、Y2、Z2、W2四种物质的氧化性强弱顺序为: W2>Z2>X2>Y2,则下列氧化还原反应能发生的是( )

A.2W-+Z2===W2+2Z-
B.2Y-+W2===Y2+2W- C.2Z-+X2===Z2+2X- D.2X-+Z2===X2+2Z- 【思路指引】 该题主要考查物质氧化性(还原性)强弱的判断,在同一氧化 还原反应中氧化性:氧化剂>氧化产物,还原性:还原剂>还原产物。

【解析】

在A、B、C、D四个选项中,氧化剂分别为Z2、W2、X2、Z2,氧化产物分 别为W2、Y2、Z2、X2。根据氧化性:氧化剂>氧化产物的原则,在以上反应 都能进行的情况下,则有氧化性:Z2>W2,W2>Y2,X2>Z2,Z2>X2,而已知氧 化性为W2>Z2>X2>Y2。B、D两项与此关系相符,而A、C两项不符。 【答案】 BD

2.今有下列三个氧化还原反应: ①2FeCl3+2KI===2FeCl2+2KCl+I2 ②2FeCl2+Cl2===2FeCl3 ③2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑ 若某溶液中有Fe2+、I-、Cl-共存,要除去I-而不影响Fe2+和Cl-,则可加入

的试剂是(
A.Cl2 C.FeCl3

)
B.KMnO4 D.HCl

【解析】由①知氧化性Fe3+>I2,还原性I->Fe2+;由②知氧化性Cl2>Fe3+, 还原性Fe2+>Cl-;由③知氧化性MnO4->Cl2,还原性Cl->Mn2+。 即知氧化性强弱顺序为KMnO4>Cl2>FeCl3>I2。还原性顺序为Mn2+<Cl-<Fe2+ <I-。 KMnO4可氧化Cl-及Fe2+、I-,Cl2可氧化Fe2+、I-,FeCl3只氧化I-,故应选 用FeCl3。

【答案】 C

二、溴、碘的提取
如何利用置换反应检验海水中存在Br-、I-? [师生互动] 【提示】 利用置换反应和单质在有机溶剂(如四氯化碳)中溶解呈现不同的 颜色,据此可用氯水和四氯化碳来检验Br-、I-的存在。在含有Br-、I-的溶 液中,分别滴加氯水,再加少量四氯化碳,四氯化碳出现橙红色的,原溶液中

存在Br-;出现紫红色的,原溶液中存在I-。

试总结从海水中提取溴的工艺流程,并利用化学方程式说明原理。 [学生交流] 【提示】 (1)海水提溴的工艺流程

(2)海水提溴的反应原理:MgBr2+Cl2===MgCl2+Br2。

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,实验室里从海藻中提取碘的流程如下图所示:

(1)指出在提取碘的过程中有关的实验操作名称: ①________,③________。 写出过程②中有关反应的离子方程式____________。

(2)提取碘的过程中,可供选择的有机溶剂是(提示:甘油易溶于水,甲苯难
溶于水)( )

A.甲苯、酒精 B.四氯化碳、苯

C.汽油、乙酸 D.汽油、甘油

(3)为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液,实验室里有烧杯、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、物品,尚缺少 的玻璃仪器是________________。

(4)从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂,还需经过蒸馏,指出如上图 所示实验装置中的错误之处:

①__________;②__________________;③________________。
(5)进行上述蒸馏操作时,使用水浴的原因是 _____________________________________________________, 最后晶体碘在________中聚集。

【思路指引】 海带经灼烧,浸出液中含有I-,通入Cl2后I-被氧化为I2, 然后用有机溶剂萃取,经进一步分离即可得到I2。 【解析】 (1)海藻中的I-在晒干、灼烧过程中不发生变化,浸泡后成为 溶液,将其与固体悬浮物分离开的操作①为过滤。含I-的溶液加入适量Cl2 发生如下反应:2KI+Cl2===2KCl+I2,将含碘水溶液变为含碘有机溶液,

须加入有机溶剂萃取,故③为萃取。
(2)萃取剂必须是不溶于水的,A项中的酒精、C项中的乙酸、D项中的甘 油都易溶于水,所以可将这三项排除,答案为B项。

(3)过滤操作需要用到普通漏斗。萃取过程要用力振荡, 一般是在分液漏
斗中进行的。所缺仪器是分液漏斗和普通漏斗。

(4)给烧杯加热,应在烧杯下垫石棉网,缺少石棉网是错误①。蒸馏过程中, 温度计要测量馏分蒸气的温度,不是测量混合液体的温度,所以将温度计的水

银球插到液面以下,而未与支管口持平,是错误②。冷凝管中,水流方向应该
是下进上出,这样,可以保障冷凝器中始终充满水;若水流方向为上进下出, 由于水的流速不均匀,以及自来水中流出气泡等原因,很难保障冷凝器中始终

充满水;若热的冷凝器中断续进入冷水,则会造成冷凝器的破裂,故冷凝管中
进出水方向颠倒是错误③。 (5)水浴加热可使蒸馏烧瓶受热均匀,且能控制加热温度不会过高。萃取剂馏 出以后,碘聚集在蒸馏烧瓶之中。 【答案】 (1)过滤 通漏斗 (4)①缺石棉网 ②温度计插到了液体中 ③冷凝管进出水的方向颠倒 萃取 Cl2+2I-===2Cl-+I2 (2)B (3)分液漏斗、普

(5)使蒸馏烧瓶受热均匀,控制加热温度不会过高 蒸馏烧瓶

3.从海洋中提取溴的方法之一是:①在海水里通入氯气;②用 热空气把溴吹出;③用碳酸钠溶液吸收溴生成NaBr、NaBrO3和CO2;④在上述

溶液中加入稀硫酸使溴析出;⑤加汽油,振荡;⑥静置,分液。根据以上叙述,
回答下列问题: (1)①中反应的化学方程式________________________________; (2)⑤中不能使用酒精的原因是____________________________; (3)⑥中必须使用的化学仪器为____________________________。 【解析】 因为是从海水中提取溴,所以通入氯气的目的是将Br-―→Br2; 萃取剂满足的基本条件是:①和水互不相溶:②被萃取的物质易溶于其中等。 萃取、静置都是在分液漏斗中进行的。分液时要把上、下层液体分开,分液漏 斗下面要放烧杯。 【答案】 (1)2NaBr(或KBr)+Cl2===2NaCl(或KCl)+Br2

(2)酒精易溶于水,不能提取出Br2 (3)铁架台、分液漏斗、烧杯

一、分析氧化还原反应的几个主要方面
分析氧化还原反应,要从以下几个方面入手 1.一个突破口:元素化合价在化学反应前后的升降变化是判断氧化还原反应 的突破口。 2.两对概念:两剂(氧化剂、还原剂)、两物(氧化产物、还原产物)。 3.一个守恒:氧化剂和还原剂得失电子数相等(亦即化合价升降总数相等)。 4.两个基本规律:(1)对立统一规律;(2)得失电子守恒规律。

(1)加入还原剂才能实现的转化,原反应物作氧化剂,其中

元素的化合价要降低;加入氧化剂才能实现的转化,原反应物作还原剂,其中
元素的化合价要升高。 (2)具体分析元素的化合价升高或降低是否一定需要加入氧化剂或还原剂, 这就需要熟悉几种中学里出现的自身氧化还原反应。中学里出现的自身氧化还 原反应有:a.同一种元素既被氧化又被还原:Cl2与H2O或碱溶液的反应等;b. 有单质生成的分解反应:KClO3加热分解生成O2,HgO加热分解生成Hg和O2, KMnO4加热分解生成O2,H2O2催化分解或加热分解生成O2,电解水生成H2和O2的 反应等。

二、氧化性、还原性的强弱判断方法
1.根据金属活动顺序来判断 还原性: 还原性减弱

氧化性:
氧化性增强

2.利用同种还原剂或同种氧化剂比较 ? △ 2Fe+3Cl2 =====2FeCl3? ?氧化性:Cl2>S △ FeS ? Fe+S===== ? Mg+2HCl===MgCl2+H2↑? ?还原性:Mg>Fe>Cu Fe+2HCl===FeCl2+H2↑ ? Cu+HCl——不反应

3.氧化剂或还原剂与其对应生成物之间的比较

氧化性:氧化剂>氧化产物;还原性:还原剂>还原产物。

4.根据反应条件判断 例如:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

同是将浓盐酸氧化为Cl2,MnO2必须在加热的条件下才能进行,而KMnO4
在常温下即可以进行,说明氧化性:KMnO4>MnO2。

三、氯、溴、碘单质的性质
1.Cl2、Br2、I2的物理性质

物理性质
颜色 状态 溶解度(100 g水中)

Cl2
黄绿色 气体 226 mL

Br2
深红棕色 液体 4.17 g

I2
紫黑色 固体 0.029 g

从表中可以看出:按Cl2、Br2、I2的顺序,卤素单质的

颜色逐渐加深;状态由气态→液态→固态变化;溶解度逐渐减小。

2.卤素单质的特殊性 (1)Br2是常温下唯一呈液态的非金属单质;液溴易挥发且有毒性,通常用水 液封来保存。 (2)I2易升华,I2遇淀粉变蓝。 (3)Br2和I2都可被某些有机溶剂(如四氯化碳、汽油)萃取。

3.氯气、溴单质和碘单质的化学性质
氯、溴、碘的单质都具有较强的氧化性,都能跟金属、非金属、水、碱、 盐、强还原剂等发生反应生成相应的卤化物,且按Cl2→Br2→I2的顺序,其氧

化性逐渐减弱。

1.从海水中可以提取溴单质,其主要反应为:2Br-+Cl2===2Cl-+Br2,下 列说法正确的是( ) B.氯气是还原剂 D.氯气的氧化性比溴单质强 A.溴离子具有氧化性 C.该反应属于复分解反应

【解析】 在此反应中Br元素化合价由-1价升高到0价,Cl元素的化合价由0
价降低到-1价,Br元素处于最低价态,只有还原性,而氯气在反应中化合价降 低,得电子,作氧化剂,故A、B项不正确。从反应化学方程式,可以看出在反 应前两种物质分别为化合物和单质,反应产生另一种化合物和另一种单质,故该 反应为置换反应。在氧化还原反应中,只有强氧化剂才能生成弱的氧化剂,所以 D项正确。 【答案】 D

2.甲、乙、丙三种溶液各含有一种X-(X-为Cl-、Br-或I-)离子,向甲中加 淀粉溶液和氯水,则溶液变为橙色,再加丙溶液,颜色无明显变化。则甲、乙、 丙溶液依次含有( )

A.Br-、Cl-、I- B.Br-、I-、Cl- C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br- 【解析】 由于氧化性Cl2>Br2>I2且知溴水呈橙色,碘通淀粉变蓝等可容易

判断出甲、乙、丙。
【答案】 B

3.(1)向溴化钠溶液中通入适量的氯气,产生的现象是______________,反 应的化学方程式是________________________;向碘化钾溶液中加入适量的 溴水,产生的现象是________________,反应的化学方程式是

____________________。
(2)由上述两个化学反应可知,Cl2、Br2、I2三种单质氧化性强弱的关系是 ____________;这样的化学反应原理,在海水的综合利用中的应用是 ________________________。 (3)下列海产品中可以考虑用于工业上大量地提取碘的是______________。 ①贝壳 ②紫菜 ③鱼 ④海带

【解析】 Cl2与NaBr、Br2与KI反应的化学方程式分别是①Cl2+ 2NaBr===Br2+2NaCl,②Br2+2KI===I2+2KBr。 Br2、I2在水溶液中分别显橙色、褐色。在反应①中Cl2是氧化剂,Br2是氧 化产物,故氧化性Cl2>Br2;在反应②中Br2是氧化剂,I2是氧化产物,故氧化 性Br2>I2。以适当的氧化剂将Br-、I-氧化的化学反应原理可以应用于从海水 中提取溴和碘。在①贝壳、②紫菜、③鱼、④海带四种海产品中,含碘相对 较多的是紫菜和海带。

【答案】 (1)溶液由无色变为橙色 Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl 溶液由
无色变为褐色 Br2+2KI===I2+2KBr (2)Cl2>Br2>I2 从海水中提取溴和碘

(3)②④


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