Question

14．海水是巨大的資源寶庫，如圖是以海水資源獲取某些重要化工原料的流程示意圖．

回答下列問題：
（1）用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質．除雜操作時往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂（填化學式），至沉淀不再產生后，再加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去．經檢測發現濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）．
[已知：Ksp（BaSO₄）=1.1×10^-10、Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9]
（2）操作B需加入下列試劑中的一種，最合適的是c（選填編號）．
a．氫氧化鈉溶液      b．氨水      c．石灰乳       d．碳酸鈉溶液
（3）向苦鹵中通入Cl₂，發生反應的離子方程式是Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-．上圖中虛線框內流程的主要作用是富集Br₂，上圖流程中與之目的相同的還有兩處分別是海水蒸發結晶得到粗鹽、苦鹵→Mg（OH）₂→MgCl₂溶液．

Answer 1

分析 海水曬鹽過濾得到苦鹵和粗鹽，粗鹽精制得到飽和食鹽水，電解得到氫氧化鈉和次氯酸鈉，苦鹵中加入石灰乳沉淀鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，過濾得到氫氧化鎂沉淀中加入鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，蒸發濃縮，冷卻結晶得到氯化鎂晶體，在氯化氫氣流中加熱得到氯化鎂，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂；苦鹵中通入氯氣氧化溴離子為單質溴，用二氧化硫水溶液吸收溴單質，得到HBr，再通入氯氣氧化溴化氫得到溴單質，富集溴元素，用水蒸氣吹出蒸餾得到液溴，
（1）在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據提供的Ksp數據，在后面加入碳酸鈉時，發生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
（2）根據工業制鎂的原理從原料的成本以及性質來分析；
（3）氯氣氧化溴離子得到單質溴；操作C是用二氧化硫吸收溴，生成溴化氫和硫酸；根據起初有溴最終也有溴，考慮物質的富集；根據流程圖可知氯化鈉、氯化鎂的富集．

解答 解：（1）加入過量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，發生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s），
故答案為：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）；
（2）工業制鎂：把海邊的貝殼制成生石灰：CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，在海水中加入生石灰：CaO+H₂O═Ca（OH）₂，在引入的海水中加入石灰乳，發生反應：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂，這樣原料的成本低，且能將鎂離子全部沉淀下來，所以最合適的是石灰乳，
故選：c；
（3）氯氣氧化溴離子得到單質溴，離子方程式為：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，起初有溴最終也有溴，圖中虛線框內流程的主要作用為溴的富集；根據流程圖可判斷海水蒸發結晶得到粗鹽；苦鹵→Mg（OH）₂→MgCl₂溶液等均是氯化鈉，氯化鎂的富集，
故答案為：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-；富集Br₂；海水蒸發結晶得到粗鹽；苦鹵→Mg（OH）₂→MgCl₂溶液．

點評 本題考查了海水資源的利用，序言提純，溴、鎂的制備過程分析，該題側重對學生基礎知識的鞏固與訓練，同時也注重對學生答題能力的培養和方法指導，有利于培養學生的邏輯思維能力和發散思維能力，屬于中等難度的試題，試題綜合性強．