Question

4．海水是巨大的資源寶庫，某化學研究性學習小組在實驗室中模擬海水提取溴的過程，其實驗流程如下：
海水$\stackrel{除去懸浮}{→}$雜質$\stackrel{濃縮}{→}$$\stackrel{氧化劑}{→}$氧化$\stackrel{熱空氣}{→}$Br₂（g） Na₂CO₃溶液$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$NaBr吸收NaBrO₃→Br₂，取 24L 除去懸浮雜質后的海水，濃縮至 2L；
（1）向濃縮后的海水中加入的氧化劑為 Cl₂，反應的離子方程式為：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-
（2）濃縮海水經氧化后通入熱空氣將 Br₂吹出，將吹出的 Br₂用純堿溶液吸收，其目的是富集溴元素，該反應得到 NaBr、NaBrO₃和 CO₂，則反應的化學方程式為：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，產生的 CO₂通入足量澄清石灰水中，得到 1g 白色沉淀；
（3）將吸收 Br₂的溶液用足量硫酸處理得到 Br₂單質，反應的離子方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O
（4）請計算海水中溴的濃度為0.067g/L．（結果保留兩位小數）

Answer 1

分析 （1）根據氯氣具有氧化性，能氧化溴離子生成單質溴；
（2）濃縮海水經氧化后通入熱空氣將 Br₂吹出，將吹出的 Br₂用純堿溶液吸收，目的是低濃度的Br₂溶液在提取時消耗過多的原料和能源，根據反應物、生成物，利用化合價升降總數相等和質量守恒來配平；
（3）根據Br^-和BrO₃^-在酸性條件下發生歸中反應生成Br₂；
（4）根據各步反應，可確定如下關系：CaCO₃～CO₂～Br₂，根據CaCO₃的質量求出Br₂的質量，根據C=$\frac{m}{V}$來計算．

解答 解：（1）因氯氣具有氧化性，能氧化溴離子生成單質溴：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-；
故答案為：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-；
（2）濃縮海水經氧化后通入熱空氣將 Br₂吹出，將吹出的 Br₂用純堿溶液吸收，目的是低濃度的Br₂溶液在提取時消耗過多的原料和能源，轉化為HBr后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質，用于富集溴元素，生成一個NaBr化合價降低1，生成一個NaBrO₃化合價升高5，根據化合價升降總數相等和質量守恒來配平得：
3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，
故答案為：富集溴元素：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，
（3）因Br^-和BrO₃^-在酸性條件下發生歸中反應生成Br₂：5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，離子方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O
故答案為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O；
（4）根據各步反應，可確定如下關系：Br₂～CO₂～CaCO₃，根據CaCO₃的質量
可求出原24L海水中Br₂的質量為$\frac{160g/mol×1g}{100g/mol}$=1.6 g，
則海水中溴的濃度為$\frac{1.6g}{24L}$=0.067 g/L，
故答案為：0.067．

點評 本題結合海水提取溴的過程，考查了氧化還原反應、化學計算、方程式的書寫，題目難度中等，在配平時抓住化合價升降總數相等．