Question

3．海洋是一個巨大的化學資源寶庫．海水綜合利用的部分流程如下：

已知：Br₂的沸點為59℃，微溶于水，有毒性和強腐蝕性．
（1）電解飽和NaCl溶液的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，粗鹽中常含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質離子，可依次加入NaOH溶液、BaCl₂、Na₂CO₃、稀鹽酸來進行提純．
（2）下列方法可用于海水淡化的是A．（填字母）
A．蒸餾法     B．萃取法     C．過濾法
（3）工業(yè)上用電解法制Mg時，通常在MgCl₃中加入CaCl₂，其原因是：①增加電解質的密度，便于分離出熔融的鎂：②使氯化鎂熔融溫度降低，從而減少冶煉過程中的能量消耗．
（4）用母液（含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、C1^-、Br^-等離子）提取溴，其生產流程如下：

①若吸收塔中的溶液含BrO₃^-，則吸收塔中反應的離子方程式為3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑．
②母液中通入Cl₂已獲得含溴的溶液，為何還需經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液富集溴，提高Br₂的濃度．
③向蒸餾塔中通人水蒸氣加熱，控制溫度在90℃左右進行蒸餾的原因是溫度過低難以將Br₂蒸發(fā)出來，但溫度過高又會將大量的水蒸餾出來．

Answer 1

分析 海水淡化得到淡水，另外蒸發(fā)溶劑得到粗鹽和母液，粗鹽通過精制得到精鹽；母液加氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀，氫氧化鎂和酸反應生成氯化鎂，制得氯化鎂，母液通入氯氣氧化溴離子為溴單質，被二氧化硫吸收后發(fā)生氧化還原反應生成溴化氫，富集溴元素，通入氯氣氧化溴化氫為溴單質得到高濃度的溴．
（1）惰性電極電解NaCl溶液，生成NaOH、氫氣、氯氣；粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺及SO₄^2-，鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過量的氯化鋇可以將硫酸根離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉化為沉淀，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會除去反應剩余的氯化鋇，離子都沉淀了，再進行過濾，最后再加入鹽酸除去反應剩余的氫氧根離子和碳酸根離子；
（2）海水淡化海水就是將海水中的可溶性雜質除去的過程，可根據淡化原理進行分析；
（3）用電解法制Mg時，通常在MgCl₂中加入CaCl₂，可使氯化鎂熔融溫度降低，從而減少能耗；
（4）由流程可知，①中發(fā)生2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，利用空氣將吹出塔中含Br₂的溶液，經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液，其目的是富集溴，提高Br₂的濃度，在吸收塔中的溶液含BrO₃^-，可知發(fā)生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，③中發(fā)生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸餾得到溴，以此來解答．

解答 解：（1）惰性電極電解NaCl溶液，陽極上是氯離子失電子，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極上是氫離子得電子，2H⁺+2e^-=H₂↑，由兩極上的電極反應可以得到總反應為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉化為沉淀，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會除去反應剩余的氯化鋇，離子都沉淀了，再進行過濾，最后再加入鹽酸除去反應剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，則試劑可依次加入NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、HCl，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；BaCl₂；Na₂CO₃；
（2）A．蒸餾法，是把水從水的混合物中分離出來，得到純凈的水，故A正確；　　　　
B．萃取法，對于微溶于水的有機物，可用萃取法，水中沒有微溶于水的有機物，故B錯誤；　　
C．過濾是分離固體和溶液的操作，不能淡化水，故C錯誤
故答案為：A；
（3）離子濃度越大其熔融鹽的導電性越強，在MgCl₂中加入CaCl₂，進行電解，增大離子濃度，從而增大熔融鹽的導電性，使氯化鎂熔融溫度降低，從而減少冶煉過程中的能量消耗，
故答案為：使氯化鎂熔融溫度降低，從而減少冶煉過程中的能量消耗；
（4）由流程可知，①中發(fā)生2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，利用空氣將吹出塔中含Br₂的溶液，經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液，其目的是富集溴，提高Br₂的濃度，在吸收塔中的溶液含BrO₃^-，可知發(fā)生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，③中發(fā)生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸餾得到溴，
①純堿是碳酸鈉，與溴反應有BrO₃^-生成，反應的離子方程式為3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，
故答案為：3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑；
②從①出來的溶液中溴的含量不高，如果直接蒸餾，得到產品成本高，所以經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液，其目的為富集溴，提高Br₂的濃度，
故答案為：富集溴，提高Br₂的濃度；
③溫度過高水蒸氣蒸出，溴中含有水分，溫度過低溴不能完全蒸出，產率低，所以控制溫度在90℃左右進行蒸餾，
故答案為：溫度過低難以將Br₂蒸發(fā)出來，但溫度過高又會將大量的水蒸餾出來．

點評 本題考查海水資源綜合利用，涉及了離子的除雜、氧化還原反應、元素及其化合物的有關知識進行綜合利用、混合物分離提純及溴的制備，提高了試題的綜合性，為高頻考點，把握流程中的反應及物質的性質為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．