Question

18．我國有豐富的海水資源，開發和利用海水資源是當前科學研究的一項重要任務，下圖是某化工廠對海水資源綜合利用的示意圖：

請根據以上信息回答下列問題：
（1）寫出B物質的名稱石灰乳；
（2）寫出反應①的化學方程式并標出電子轉移的方向和數目；
（3）粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質，精制時所用的試劑為：
①鹽酸  ②氯化鋇溶液  ③氫氧化鈉溶液  ④碳酸鈉溶液
以上試劑添加的順序可以為AD；
A．②③④①B．③④②①C．④③②①D．③②④①
（4）提取粗鹽后剩余的海水（母液）中，可用來提取Mg和Br₂．母液用來提取Mg和Br₂先后順序，甲乙兩位工程師有不同觀點：
甲：母液先提取Mg，后提取Br₂     乙：母液先提取Br₂，后提取Mg
請你判斷這兩個方案是否合適？并簡要說明理由甲方案不合適，提取Mg時用的Ca（OH）₂有剩余，所以通入氯氣會和它反應，造成浪費；乙方案合適，電解MgCl₂產生的Cl₂可用于下一次Br^-的氧化；
（5）鎂的化合物具有廣泛用途，請回答有關鎂的下列問題：
①將相同質量的鎂條分別在a．氧氣中；b．氮氣中；c．二氧化碳中燃燒，燃燒后所得固體的質量關系為c＞a＞b；
②氫氣是一種清潔能源，氫氣的制取與儲存是氫能源利用領域的研究熱點．Mg₂Cu是一種儲氫合金．350℃時，Mg₂Cu與H₂反應，生成MgCu₂和僅含一種金屬元素的氫化物（其中氫的質量分數為0.077）Mg₂Cu與H₂反應的化學方程式為2Mg₂Cu+3H₂=MgCu₂+3MgH₂．

Answer 1

分析 根據流程圖知：反應②為精鹽溶液的電解，反應物是氯化鈉和水，產物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，C+F→N，N能溶解沉淀，C既能和F反應又能和E反應，所以，E為NaOH，F為H₂，C為Cl₂，N為HCl，貝殼（主要成分為CaCO₃）經過高溫煅燒可以生成疏松的氧化鈣（A），氧化鈣可與水反應生成氫氧化鈣（B），與母液反應生成氫氧化鎂，氫氧化鎂與鹽酸反應生成氯化鎂，電解可生成氯氣和鎂，由轉化關系可知D為Mg，以此解答該題．
（1）根據碳酸鈣以及氧化鈣的性質來回答；
（2）電解食鹽水時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時生成氫氧化鈉；得電子化合價降低的物質是氧化劑，失電子化合價升高的物質是還原劑；
（3）鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過量的鋇離子沉淀最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子進行分析；
（4）先提取Mg，后提取Br₂，海水中會殘留大量Ca（OH）₂，Ca（OH）₂能和氯氣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣和水
（5）①根據題意可設鎂的質量為24克，然后利用化學反應方程式分別計算反應后的固體產物的質量，比較大小可以得出答案；
②令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為a，則$\frac{x}{a+x}$=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH₂．

解答 解：根據流程圖知：反應②為精鹽溶液的電解，反應物是氯化鈉和水，產物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，C+F→N，N能溶解沉淀，C既能和F反應又能和E反應，所以，E為NaOH，F為H₂，C為Cl₂，N為HCl，貝殼（主要成分為CaCO₃）經過高溫煅燒可以生成疏松的氧化鈣（A），氧化鈣可與水反應生成氫氧化鈣（B），與母液反應生成氫氧化鎂，氫氧化鎂與鹽酸反應生成氯化鎂，電解可生成氯氣和鎂，由轉化關系可知D為Mg，
（1）根據流程圖知：反應2為精鹽溶液的電解，反應物是氯化鈉和水，產物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，C+F→N，N能溶解沉淀，C既能和F反應又能和E反應，所以，E為NaOH，F為H₂，C為Cl₂，N為HCl，貝殼（主要成分為CaCO₃）經過高溫煅燒可以生成疏松的氧化鈣，氧化鈣可與水反應生成氫氧化鈣，所以B為石灰乳，
故答案為：石灰乳；
（2）電解食鹽水時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時生成氫氧化鈉，得電子化合價降低的物質是水，所以水是氧化劑，失電子化合價升高的物質是氯化鈉，所以氯化鈉是還原劑，電子轉移總是為2e-，雙線橋標注為：，
故答案為：； 
（3）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反應生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的BaCl₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應先加BaCl₂溶液再加Na₂CO₃溶液，最后加入鹽酸，故選AD；
故答案為：AD．
（4）母液用來提取Mg和Br₂，若先提取鎂，海水中會殘留大量Ca（OH）₂，Ca（OH）₂能和氯氣反應生成氯化鈣和次氯酸鈣和水，再用Cl₂提取溴時會消耗大量Cl₂，所以乙觀點合理，甲方案不合適，提取Mg時用的Ca（OH）₂有剩余，所以通入氯氣會和它 反應，造成浪費；乙方案合適，電解MgCl₂產生的Cl₂可用于下一次Br^-的氧化，
故答案為：甲方案不合適，提取Mg時用的Ca（OH）₂有剩余，所以通入氯氣會和它 反應，造成浪費；乙方案合適，電解MgCl₂產生的Cl₂可用于下一次Br^-的氧化；
（5）①a．設24克鎂在氧氣中完全燃燒生成物的質量為X，
2Mg+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO
48           80
24           X
解得X=40克
b．設24克鎂在氮氣中完全燃燒生成物的質量為Y，
3Mg+N₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Mg₃N₂
72            100
24g             Y
Y=33.3克
c．設24克鎂在二氧化碳中完全燃燒生成物的質量分別為Z₁和Z₂，則
2Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C
48          80   12
24         Z₁   Z₂
解得Z₁=40克，Z₂=6克，即鎂在二氧化碳中完全燃燒生成物的質量為46克，
顯然c＞a＞b，
故答案為：c＞a＞b；
（4）令金屬氫化物為RH_x，金屬R的相對分子質量為a，則$\frac{x}{a+x}$=0.077，即923x=77a，X為金屬的化合價，討論可得x=2，a=24，故該金屬氫化物為MgH₂，故反應方程式為2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂，故答案為：2Mg₂Cu+3H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCu₂+3MgH₂；

點評 本題考查方程式的書寫及其利用化學反應方程式進行計算，涉及無機物的推斷以及物質的分離、提純的實驗設計，為高頻考點，側重于學生的分析能量和實驗能力的考查，主要把握實驗的原理和操作方法，難度中等．