Question

海水是人類寶貴的自然資源，從海水中可以提取多種化工原料，如圖是某工廠對海水資源綜合利用的示意圖：

（1）精制是除去粗鹽中含有的Ca²⁺、Mg²⁺、SO

2- 4

等雜質，精制的主要步驟有：①在粗鹽溶液中加入過量的BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃三種試劑除雜．為防止帶入新的雜質，加入三種試劑時須注意先后順序，其中一定不能在最后加入的試劑是

 

．②過濾后向濾液中加入鹽酸至溶液呈中性，加入鹽酸的目的是

 

．
（2）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的是：

 

，步驟Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達95%，有關反應的離子方程式：

 

．
（3）以下是對生產Br₂所用Cl₂尋找貨源的設想，其中合理的是

 

．（填寫代號）
A．從外地購買                     B．在當地新建生產廠
C．從本廠生產燒堿處循環           D．從本廠生產鎂單質處循環
（4）請寫出電解氯化鎂的化學方程式

 

．
（5）從各種經營綜合開發，打造大而強的現代企業以及本廠生產所需要的原料等方面來看，你認為該化工廠還可以再增加的生產項目是

 

．

Answer 1

考點：海水資源及其綜合利用

專題：實驗題,元素及其化合物

分析：（1）①除去鈣離子選用碳酸鈉溶液、除去鎂離子選用氫氧化鈉溶液、除去硫酸根離子選用氯化鋇溶液，為了保證將雜質除盡，所加試劑必須過量，為了不引進新的雜質，后面加入的試劑要能夠除去前面所加入的過量試劑；
②鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，加入鹽酸的目的是除去濾液中的OH^-、CO₃^2-；
（2）海水淡化得到的母液和電解氯化鈉溶液生成的氯氣反應，得到的溴單質濃度低，溴單質在水中有一定的溶解性且和水反應，提取時消耗過的能源和原料，降低了經濟效益；根據反應Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-有強酸HBr和H₂SO₄生成；
（3）生產燒堿時有氯氣生成，生產鎂時也有氯氣生成，溴是易揮發的液體；
（4）電解熔融狀態的氯化鎂可以得到鎂和氯氣；
（5）根據電解氯化鎂的產物氯氣的使用以及海水提鎂的所用試劑角度來回答．

解答： 解：（1）①除去鈣離子選用碳酸鈉、除去鎂離子使用氫氧化鈉、除去磷酸根離子選用氯化鋇，由于含有多種雜質，所以加入的除雜試劑要考慮加入試劑的順序，加入過量氯化鋇溶液的順序應該在加入碳酸鈉溶液之前，以保證將過量的氯化鋇除去，過濾后，最后加入鹽酸，除去過量的碳酸鈉，而氫氧化鈉溶液只要在過濾之前加入就可以，所以一定不能在最后加入的試劑是BaCl₂（或氯化鋇），
故答案為：BaCl₂（或氯化鋇）；
②因NaOH和Na₂CO₃過量，能與鹽酸反應，離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O、2H⁺+CO₃^2-═H₂O+CO₂↑，所以加入鹽酸的目的是除去濾液中的OH^-、CO₃^2-，
故答案為：除去濾液中的OH^-、CO₃^2-；
（2）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，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；
二氧化硫吸收溴單質，Br元素的化合價由0降低為-1價，Br₂在反應中作氧化劑，表現氧化性，S元素的化合價由+4價升高到+6價，SO₂作還原劑，發生反應：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
故答案為：富集溴元素；Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
（3）提取Br₂，用的氣態氧化劑為氯氣，本廠生產燒堿為電解氯化鈉溶液，產物中有氯氣，本廠生產鎂單質，是電解無水氯化鎂，電解氯化鎂的產物為鎂和氯氣，溴單質具有揮發性，將溴單質從混合物中分離出來是基于溴單質的揮發性，
故答案為：CD；
（4）無水氯化鎂在熔融狀態下，通過電解得到金屬鎂，化學方程式為：MgCl₂

電解  .

Mg+Cl₂↑，
故答案為：MgCl₂

電解  .

Mg+Cl₂↑；
（5）電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，氫氣在氧氣中燃燒生成氯化氫，電解氯化鎂的產物為鎂和氯氣，氯氣可循環使用，所以該化工廠還可以再增加的生產項目是生產鹽酸，
故答案為：生產鹽酸．

點評：本題考查較綜合，涉及粗鹽提純、氧化還原反應等，為高考常見題型，掌握實驗的原理和操作方法結合流程圖信息是解答本題的關鍵，題目難度中等．