第八讲 溴和碘

第八讲溴和碘

【课前预习】

4.氯、溴、碘单质间的置换

5.溴、碘及其化合物在生产和生活中都有广泛的应用。______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，______可用于人工降雨。

【学习内容】

地球上99%以上的溴都蕴藏在汪洋大海中，故溴有“海洋元素”的美称。据计算，海水中的溴含量约65mg/cm3,整个大洋水体的溴储量可达1×1014t.

海水中的碘可以富集到海藻中去，干海带含碘量高达1%，为制碘创造了良好的条件。

我国海带生产居世界第一，除供食用外，大量用于制碘。

溴是一种深棕红色的液体，在空气中会迅速挥发成红棕色的溴蒸气，因此在存放溴的试

剂瓶里通常需加入少量水以减少其挥发。溴是非金属中唯一的液态单质，有毒，有刺激性气

味，对橡胶有腐蚀性。

【实验活动2-13】观察碘的颜色、状态。加热密封在玻璃双球中的固体碘，观察现象（图

2-3-1）。

在通常状况下，碘是一种紫黑色的固体，它的蒸气呈紫红色，有毒。

碘在加热时，可以不经过熔化就直接变成紫红色的蒸气，蒸气遇冷重新凝结成固体。这种固态物质不经过液态而直接变成气态的现象叫做升华。

【实验活动2-14】在两支试管内分别放入等量的少许碘和溴，各加入3ml水，用力振荡，观察现象。另取两个试管分别加入少量的溴和碘，各加入2ml四氯化碳，振荡、静置，观察现象。

实验结果表明，溴、碘在水中的溶解度较小，但在四氯化碳、酒精等有机溶剂中的溶解度却要大得多。

【实验活动2-15】向两个分液漏斗中分别加入3ml稀溴水和稀碘水，观察它们的颜色。然后再分别加入2ml 四氯化碳，振荡，静置片刻，观察现象。然后将分液漏斗架在铁架台的铁圈上，下面放一烧杯，打开分液漏斗的旋

塞进行分液，将分层后的下层液体流入烧杯中后立即关闭旋塞。

溴水一般呈橙色，碘水一般呈黄色。加入四氯化碳后，由于四氯化碳与水互不相溶，原溶液和四氯化碳有明显的分层现象，并且由于四氯化碳密度大，在下层。振荡，并静置片刻后可以观察到溴水、碘水的颜色变浅，而原来无色的四氯化碳分别变成橙红色和紫红色。这是因为溴和碘在四氯化碳中的溶解度比在水中大，所以从水溶剂中转移到有机溶剂中。

像这种利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度不同的性质，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法叫做萃取。四氯化碳等难溶于水的有机溶剂可以将卤素单质从水溶液中分离出来。在生产和科学研究上，这是一种常用的分离物质的方法。

碘的酒精溶液称为碘酒，常用于消毒杀菌。由于酒精与水互溶，因此，不能用酒精做萃取剂提取水中的溴和碘单质。

卤素单质在不同溶剂中能显示不同颜色，如表2-3-4所示。

【实验活动2-16】将少量新制的饱和氯水分别注入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中，用力振荡后，再加入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳和水层颜色的变化。

【实验活动2-17】将少量溴水注入盛有KI溶液的试管中，用力振荡后，再加入少量四氯化碳，振荡。观察四氯化碳层和水层颜色的变化。

从实验结果可以看出，氯可以把溴和碘分别从溴化物和碘化物中置换出来；溴可以把碘从碘化物中置换出来。反应方程式如下所示：

Cl2+2NaBr→Br2+2NaCl Cl2+2KI→I2+2KCl Br2+2KI→I2+2KBr

由此可见，对于氯、溴、碘单质而言，氯的氧化性最强，溴的氧化性强于碘。实验证明，氟的氧化性比氯还强，能把氯等从它们的卤化物中置换出来。因此，随着核电荷数的增加，从氟到碘，卤素单质的氧化性逐渐减弱：

F2>Cl2>Br2>I2,离子的还原性逐渐增强：F-

【实验活动2-18】取两支试管，各加入少量的淀粉溶液，向其中一支试管滴入几滴碘水，向另一支试管中滴入几滴碘化钾溶液，观察现象。

可以看到碘单质能使淀粉溶液变蓝色，碘的化合物却不能。淀粉溶液遇碘会显色。此反应称为碘的显色反应。我们可利用碘的显色反应来检验碘单质的存在。

早在19世纪初，法国化学家就发明了提取溴的传统方法（即以中度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工艺），这个方法也是目前工业规模海水提溴的唯一成熟方法(图2-3-2)。

碘在海水中含量太低，仅有60ug/L。目前还不能直接从海水中提取碘。海洋植物，如海带、马尾藻中提取碘（图2-3-3）。

氟、氯、溴、碘最外层电子层都有7个电子，容易获得1个电子而形成稳定结构，因此它们的化学性质具有很大的相似性。

随着核电荷数的增加以及电子层数的增多，卤素的原子半径逐渐增大，原子得电子能力逐渐减弱，活泼性（氧化性）也随之减弱；另一方面，对卤素阴离子来说，随着核电荷数的增加，卤素阴离子的半径也增大，离子失电子

的能力（还原性）便逐渐增强（图2-3-4）。

一、卤素的化学性质

1.卤素与金属反应

氟、溴、碘和氯一样都能与金属反应，生成金属卤化物。氟气是最活泼的非金属单质，能

与几乎所有的金属直接反应，且反应都十分剧烈。碘虽然也能与大多数金属直接化合，但碘与

锌的反应就已经需要催化剂了。

【实验活动2-19】取质量比为10:1的锌粉和碘粉的混合物2-3-5放在圆底烧瓶内，加水

1-2滴（图2-3-5）观察发生的现象。

碘和金属锌在水作催化剂的条件下能发生化学反应生成碘化锌：Zn+I2→ZnI2

3.卤素与水反应

氟气和水相遇，即使在常温下黑暗的地方，也会剧烈反应，置换出氧气：

2F2+2H2O→4HF+O24HF + SiO2→ SiF4↑ + 2H2O（氢氟酸会腐蚀玻璃）

溴、碘与水反应的形式与氯气相同，如下所示：

X2+H2O→HX+HXO

反应均生成相应的氢卤酸和次氯酸，只是按照氯，溴，碘的顺序，反应程度减弱.在反应中,卤素单质既作氧化剂,又作还原剂.像这种同一物质中同一元素的原子既发生氧化反应也发生还原反应,我们把它称之为歧化反应。

4.卤素间的置换反应

比较活泼的非金属单质在一定条件下能够置换出较不活泼的非金属单质。我们可以根据单质之间的置换反应来比较它们活泼性的强弱。

二．卤素离子的检验

我们知道氯离子可用硝酸银试剂加以检验。那么，其它卤素离子是否也能与硝酸银产生特征反应呢？

【实验活动2-20】取两只试管分别加入溴化钠溶液、碘化钾溶液2ml，各加入硝酸银溶液2~3滴观察现象，再分别加入0.5ml稀硝酸，观察试管内是否有变化？

在溴化钠和碘化钾溶液中加入硝酸银时，分别生成浅黄色的溴化银和黄色的碘化银沉淀。

NaBr + AgNO3→NaNO3 + AgBr↓(浅黄色)

KI + AgNO3→KNO3 + AgI↓(黄色)

溴化钠与硝酸银反应的实质是硝酸银溶液中的Ag+与溴化钠中的Br+反应生成难溶于水的溴化银。

Ag+＋Br－→AgBr↓

同样道理,碘化钾跟硝酸银反应的实质是Ag+与I-反应，生成碘化银沉淀。

Ag+ ＋I－→AgI↓

三.卤素及其化合物的用途

卤素的化学性质非常活泼,能跟很多单质、化合物发生化学反应，因此卤化物非常多，卤素及其化合物由于具有众多特性，用途非常广，如氯化银、溴化银、碘化银具有感光性，见光后会发生如下反应：

2AgCl2Ag+Cl2

2AgBr2Ag+Br2

2AgI2Ag+I2

利用这种性质,卤化银常用来制作胶卷和感光纸等,常用的变色镜里也含有卤化银,碘化银则长用于人工降雨、人工降雪。

例1实验室保存下列试剂，有错误的是（）

A.浓盐酸易挥发，盛在无色密封的玻璃瓶中

B.氯化氢水溶液有剧毒，盛放在磨口玻璃瓶中

C．碘易升华，保存在盛有水棕色试剂瓶中

D.液溴易挥发，盛放在用水密封的棕色试剂瓶中

例2 甲、乙、丙3种溶液中各含有一种X－（X－为Cl－、Br－、I－），向甲中加入淀粉溶液和氯水，则溶液变橙色，再加丙溶液，溶液无明显变化，则甲乙丙依次含有（）

A.Br－、Cl、I－

B.Br－、I－、Cl－

C.I－、Br－、Cl－

D.Cl－、I－、Br－

【知识梳理】

1.海带提碘的主要原理及操作流程。

2.从海水中提取溴的主要原理和工业流程。

3.从原子结构角度分析氯溴碘三种单质的化学活泼性，并试推测氟气的物理性质和化学性质。

4.什么是萃取？萃取剂的选用原则是什么？萃取操作时应注意什么？

5.什么是升华？如何检验点水中的碘单质？

6.如何检验溶液中的Cl－、Br－、I－？

【基础演练】

1．下列物质与其用途相符合的事( )

○1Cl2做消毒剂○2AgBr制胶卷,感光纸○3AgI人工降雨○4碘预防甲状腺肿大○5淀粉检验I2的存在○6NaClO 漂白纺织物

A．○2○3○4○5○6B．○1○2○3○4○5C．○2○3○4○5D．全部

2．我国政府为了消除碘缺乏病，在食用盐中均加入“碘”，下列关于“碘盐”的叙述中正确的是（）A．“碘盐”就是NaI B．“碘盐”就是“I2+NaCl”

C．“碘盐”应保存在阴凉处D．使用碘盐时宜高温煎炒

3．已知两瓶气体，分别是HCl和Cl2。可以区别它们的方法或试剂是（）

○1观察颜色○2湿润的淀粉KI试纸○3湿润的蓝色石蕊试纸○4硝酸银溶液

A.○1

B.○1○2

C.○1○2○3

D.○1○2○3○4

4．海带中含碘元素,有人设计如下步骤来提取碘：○1通足量氯气;○2将海带烧成灰，向灰中加水搅拌；○3加CCl4振荡；○4过滤；○5用分液漏斗分液。合理的操作顺序是（）

A.○2○4○1○3○5

B.○2○1○3○4○5

C.○1○3○5○2○4

D.○3○1○2○5○4

5．除去海水提溴得到液溴中溶有的少量氯气，应该采取的方法是（）

A．加入适量的KI溶液B．通入溴蒸汽

C．加氢氧化钠溶液D．加入适量的溴化钠溶液

6．痕检是公安机关提取犯罪嫌疑人指纹的一直重要方法，硝酸银显现法就是其中的一种：人的手上有汗渍,用手动过白纸后,手指纹就留在白纸上.如果将溶液○1小心的涂在纸上,溶液○1中的溶质就与汗渍中的物质○2反应,生成物质○3，物质○3在光照下，分解出的银粒呈灰褐色，随着反应的进行，银粒逐渐增多，指纹就由棕色变成黑色。则这○3物质是（）

A．○1硝酸银，○2溴化钠，○3溴化银B．○1硝酸银，○2氯化钠，○3氯化银

C．○1氯化银，○2硝酸银，○3氯化钠D．○1硝酸银，○2碘化钠，○3碘化银

7．下列存放试剂的方法中，不正确的是（）

A．新制氯水存放在棕色玻璃瓶中，置于暗处

B．液溴存放在无色玻璃瓶中，加一些水，并密封置于低温处

C．氢氟酸盛放在棕色玻璃瓶中，塞紧玻璃塞

D．浓盐酸盛放在无色玻璃瓶中，塞紧玻璃塞

8．关于卤素化学性质的实验，叙述正确的是（）

A．碘化钾溶液遇淀粉变蓝色

B．氯气通入紫色石蕊试液中，溶液先变红后褪色是由于氯气的漂白作用

C．在盛有液溴的瓶内通常加一些水，以防止溴的挥发

D．卤化氢气体通入水中，都能形成强酸溶液

9．下列关于氯气的说法中，不正确的是（）

A．氯气和液氯是两种不同的物质

B．尽管氯气的化学性质很活泼，但是干燥的液氯能用钢瓶贮存

C．可以用浓硫酸除去氯气中的水蒸气

D．氯气有毒，它曾在战争中被用于制造毒气弹

10．实验室用下列两种方法制取氯气：○1用含HCl 146g的浓盐酸与足量的MnO2反应；○2用87g MnO2与足量的浓盐酸反应，所得氯气是（）

A．○1比○2多B．○1、○2相等C．○2比○1多D．无法比较

11．下列变化中,属于化学变化的是( )

A.溴蒸汽被四氯化碳吸收

B.向溴水中加入苯振荡,水层褪色

C.碘升华

D.久置的氯水褪色

12．若用X代表F、Cl、Br、I四种卤族元素，下列反应完全符合的是（）

A.X2+H2O→HX+HXO

B.X2+H2→2HX

C.2Fe+3X2→2FeX3

D.X2+2NaOH→NaX+NaXO+H2O

13．欲将固体I2与食盐的混合物分离，最好的方法是（）

A．溶解、过滤B．溶解、过滤、蒸发

C．溶解、加AgNO3、过滤D．加热升华

14．能用分液的方法来分离的一组混合物是（）

A．氯化银和水的悬浊液 B. 酒精的水溶液

C．四氯化碳和水的乳浊液 D. 氯化钠和溴化镁的混合溶液

15．向盛有碘化钾溶液的试管中加入少量氯水和四氯化碳后，充分振荡，可观察到（）

A. 上层液体为紫色，下层液体为无色

B. 上层液体为无色，下层液体为紫色

C. 上层液体为无色，下层为棕黄色

D. 上层液体为黄绿色，下层液体为紫色

16．鉴别Cl-、Br-、I-、这3种离子，不宜使用的是试剂组是（）

A. 溴水和淀粉溶液

B. AgNO3溶液和稀硝酸

C. 氯水和CCl4

D. 氯水和淀粉溶液

17．把少量溴水加入KI溶液中，再加入CCl4 振荡后静置，现象是（）

A．产生紫黑色沉淀 B. 上层呈紫红色

C ．下层呈紫红色 D. 无明显现象

18．向CaCl 2、MgBr 2、KI 的混合物溶液中通入Cl 2后，若溶液中含有Br 2，则一定不会有（ ）

A 、I 2

B 、I -

C 、Br -

D 、Cl -

19．某溶液中Cl -、Br -、I -的物质的量之比为2：3：4，要Cl -、Br -、I -的物质的量之比变为4：3：2，则Cl2的物质的量是原溶液的I 的物质的量的（ ）

A ．1/2 B. 1/3 C. 1/4 D. 1/8

20．已知常温下氯酸钾与浓盐酸反应放出氯气，现按图进行卤素的性质实验。玻璃管内装有分别滴有不同溶液的白色棉球，反应一段时间后，对图中指定部位颜色描述正确的是（ ）

21．在含有KCl 、KBr 、KI 的溶液中，通入过量的氯气，然后将溶液蒸干、灼烧后所得的固体是（ ）

A ．KBr B. KCl C. KBr 、KCl D. KCl 、Br 2、I 2

22．溴化钠溶液中加入硝酸银溶液产生_____________沉淀，加入稀硝酸后沉淀___________，反应化学方程式____________________________________。此沉淀在室外放置一段时间后变________色，反应的化学方程式为________________________________________________。

23．做碘的升华实验后附在容器壁上的碘，可用______________洗去，用KMnO 4制O 2后试管壁上残留的黑色物质，可用______________洗去。NaBr 溶液中混有少量Na 2CO 3，可以加适量的__________将其除去。溴水和CCl 4振荡静置，上层液体接近________色，下层液体呈________色。除去碘晶体中混有少量泥沙，采取的分离方法是_______：先给混有泥沙的碘晶体_________，使碘变为_________，冷却后，即得纯碘晶体。