Question

8．海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列．從海水中提取食鹽和溴的過程如下：

（1）請列舉海水淡化的兩種方法：蒸餾法、電滲析法．
（2）將NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產品有H₂、Cl₂、NaOH或H₂、NaClO．
（3）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的是富集溴元素．
（4）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為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，
（5）某化學研究性學習小組為了解從工業溴中提純溴的方法，查閱了有關資料：Br₂的沸點為59℃，微溶于水，有毒性和強腐蝕性．他們參觀生產過程后，繪制了如下裝置簡圖：

請你參與分析討論：
①圖中儀器B的名稱：冷凝管．
②整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因為溴腐蝕橡膠．
③實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件：控制溫度計b的溫度，并收集59℃的餾分．
④C中液體產物顏色為深紅棕色，為除去該產物中仍殘留的少量Cl₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反應后，再進行的分離操作是分液．

Answer 1

分析 通過海水蒸發得到淡水、NaCl、母液，向母液中通入氯氣，發生反應Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，利用熱空氣吹出溴，用SO₂吸收Br₂，發生反應SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，向溶液中通入氯氣發生反應Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，然后采用萃取的方法獲取Br₂，
（1）除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程叫海水淡化，亦稱海水脫鹽．海水淡化的方法，基本上分為兩大類：從海水中取淡水，有蒸留法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法；除去海水中的鹽分，有電滲拆法、離子交換法和壓滲法；
（2）電解飽和氯化鈉溶液，在陽極上產生氯氣，陰極上產生氫氣，同時生成了氫氧化鈉；如果氯氣遇到氫氧化鈉溶液可反應生成次氯酸鈉；
（3）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；
（4）SO₂吸收溴，依據氧化還原反應生成物書寫基本規律，Br元素在自然中-1價穩定．由于此反應有強酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設備，據此寫出工業生產需要解決的問題；
（5）工業制溴中提純溴的方法，主要是利用蒸餾方法，由于Br₂具有強氧化性，易把橡膠塞和橡膠管氧化腐蝕，所以不用橡膠塞和橡膠管；由于題干中給出信息Br₂的沸點是59℃，提純溴必須收集59℃時的餾分，所以控制溫度得到餾分是關鍵；C中液體為冷凝下來的純溴，則顏色為深棕紅色，除去該產物中仍殘留的少量Cl₂，加入NaBr溶液，和氯氣反應生成氯化鈉和溴單質，達到除去氯氣的目的，充分反應后，用蒸餾的方法得到．

解答 解：通過海水蒸發得到淡水、NaCl、母液，向母液中通入氯氣，發生反應Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，利用熱空氣吹出溴，用SO₂吸收Br₂，發生反應SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，向溶液中通入氯氣發生反應Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，然后采用萃取的方法獲取Br₂，
（1）海水淡化的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等，故答案為：蒸餾法；電滲析法；
（2）電解NaCl溶液的反應為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，可以獲得樂趣和氫氧化鈉，若產生的Cl₂直接與溶液中NaOH反應，還可以獲得次氯酸鈉，
故答案為：NaClO；
（3）海水中溴元素含量較少，步驟I中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素，
故答案為：富集溴元素；
（4）在水溶液里溴和二氧化硫反應離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反應可知，生成物為強酸，所以除環境保護外，在工業生產中應解決的主要問題是強酸對設備的嚴重腐蝕，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
（5）①圖中儀器B的名稱是冷凝管，故答案為：冷凝管；
②溴能腐蝕橡膠，所以整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，故答案為：溴腐蝕橡膠；
③實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關鍵條件：控制溫度計b的溫度，并收集59℃的餾分，溫度過高或過低都不利于溴的收集，
故答案為：控制溫度計b的溫度，并收集59℃的餾分；
④C中液體產物為溴，顏色為深紅棕色，為除去該產物中仍殘留的少量C1₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反應后，再進行分離的操作是分液，故答案為：深紅棕色；分液．

點評 本題考查了海水資源的綜合利用，題目難度中等，注意從整體上把握溴的提純過程，知道提純過程中發生的反應及基本操作方法，再結合物質的性質分析解答．