Question

20．海水是巨大的資源寶庫，海水淡化及其綜合利用具有重要意義．
完成下列填空：
（1）氯堿工業主要以食鹽為原料．為了除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，可將粗鹽溶于水，然后進行下列操作，正確的操作順序是AD．
①過濾；②加過量的NaOH溶液；③加適量的鹽酸；④加過量的Na₂CO₃溶液；⑤加過量的BaCl₂溶液
A．②⑤④①③B．①④②⑤③C．④②⑤①③D．⑤②④①③
（2）在實驗室中可以用萃取的方法提取溴，可選用的試劑是CCl₄或苯，所用主要儀器的名稱是分液漏斗．
（3）步驟Ⅰ中用硫酸酸化可提高Cl₂利用率的原因是酸化可抑制Cl₂、Br₂與水反應．
（4）步驟II反應的離子方程式Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．
（5）海水提溴蒸餾過程中，溫度應控制在80～90℃，溫度過高或過低都不利于生產，請解釋原因溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產率低．
（6）Mg（OH）₂沉淀中混有Ca（OH）₂，可選用MgCl₂溶液進行洗滌除去．如直接加熱Mg（OH）₂得到MgO，再電解熔融MgO制金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟，你不同意（選填“同意”，“不同意”）該說法理由是MgO熔點很高，熔融時耗能高，增加生產成本．（注：氧化鎂刪去熔點2852℃，沸點3600℃氯化鎂刪去熔點714℃，沸點1412℃）

Answer 1

分析 流程分析海水曬鹽后得到粗鹽，淡水，粗鹽提純除去所含雜質Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，得到精鹽，電解制備氯氣；母液中主要是溴離子和鎂離子，通入氯氣氧化溴離子為溴單質，吹出后和二氧化硫氣體通入水中得到鹵水溶液和溴化氫溶液，富集溴，適量氯氣氧化溴化氫為溴單質；含氯化鎂的溶液中加入貝殼高溫分解生成的氧化鈣溶于水生成的氫氧化鈣石灰乳，沉淀鎂離子，過濾后在沉淀中加入鹽酸溶解，通過濃縮蒸發，冷卻結晶過濾洗滌得到氯化鎂晶體，失水得到氯化鎂固體，電解得到鎂；
（1）除雜時為了把雜質除凈除雜試劑需過量，除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-分別選用Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、BaCl₂溶液，前兩中試劑可以用適量的鹽酸除去，BaCl₂溶液只能放在加入Na₂CO₃溶液步驟前面，用其除去，注意加鹽酸前過濾除去沉淀，故操作順序為②⑤④①③或⑤②④①③；
（2）萃取試劑不能與水互溶且被提取的物質在試劑中的溶解度要遠大于在水中的溶解度，實驗在分液漏斗中進行；
（3）Cl₂、Br₂與水反應是可逆反應，酸化可抑制Cl₂、Br₂與水反應；
（5）溫度過高，大量水蒸氣隨水排除出，溴蒸氣中水增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，吸收率低．
（6）選用MgCl₂溶液，使Ca（OH）₂轉化為Mg（OH）₂，同時洗去雜質；MgO熔點很高，熔融時耗能高，增加生產成本，故不用電解熔融MgO制金屬鎂．

解答 解：（1）Ca²⁺用碳酸鈉轉化為沉淀、Mg²⁺用NaOH轉化為沉淀、SO₄^2-用氯化鋇溶液轉化為沉淀，然后再利用過濾方法除去所有沉淀，必須先除去Mg²⁺或SO₄^2-，然后再除去Ca²⁺，因為碳酸鈉中碳酸根離子易被鹽酸除去，所以在 氫氧化鈉或氯化鋇之后再加碳酸鈉溶液，過濾后再加鹽酸除去過量的、NaOH和碳酸鈉，所以除雜順序是②⑤④①③或⑤②④①③，
故選AD；
（2）溴在CCl₄或苯中的溶解度大于在水溶液中的溶解度，這兩種物質和溴都不反應，和水不互溶，所以選取萃取劑為CCl₄或苯，萃取使用儀器為分液漏斗，
故答案為：CCl₄或苯；分液漏斗；
（3）Cl₂+H₂O?HCl+HClO、Br₂+H₂O?HBr+HBrO，用酸酸化時，溶液中氫離子濃度增大抑制Cl₂、Br₂與水反應，所以用硫酸酸化可提高Cl₂利用率，
故答案為：酸化可抑制Cl₂、Br₂與水反應；
（4）溴具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，二者在水溶液里發生氧化還原反應生成硫酸和氫溴酸，離子反應方程式為Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
（5）在溴水中，溴的沸點是58.5°C，水的是100°C，溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產率低，
故答案為：溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產率低；
（6）Ca（OH）₂屬于微溶物、Mg（OH）₂屬于難溶物，Mg（OH）₂沉淀中混有Ca（OH）₂，用MgCl₂溶液進行洗滌，使Ca（OH）₂轉化為難溶物Mg（OH）₂從而除去Ca（OH）₂；MgO熔點很高，電解熔融氧化鎂需要消耗較高的能量，從而增加成本，工業上用電解熔融氯化鎂冶煉Mg，
故答案為：MgCl₂；不同意；MgO熔點很高，熔融時耗能高，增加生產成本．

點評 本題考查了海水資源及其利用，涉及金屬的冶煉、物質的分離和提純、氧化還原反應等知識點，能從總體上分析工藝流程圖，知道每一步發生的反應或操作方法，熟悉常見物質的分離方法，注意（1）中除雜劑滴加順序，為學習易錯點，題目難度中等．