Question

10．海水中有非常豐富的化學資源，從海水中可提取多種化工原料．某工廠對海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程圖如下．回答下列問題：

（1）化學實驗中常用到與海水曬鹽原理相同的操作名稱是蒸發(fā)結晶，必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈．
（2）精制食鹽水時下列物質中，不必用到的有③⑤⑦．
①NaOH溶液②鹽酸③K₂CO₃溶液④BaCl₂溶液⑤硫酸⑥Na₂CO₃溶液⑦Ba（NO₃）₂溶液
（3）下列說法錯誤的是D
A．海水中的鎂、溴、碘元素都處于化合態(tài)
B．步驟②④中通入Cl₂能制得單質溴，因為Cl₂的氧化性比Br₂強
C．步驟③中鼓入熱空氣分離出Br₂，利用了Br₂的揮發(fā)性
D．步驟⑤發(fā)生反應的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓
（4）步驟②中已獲得Br₂，步驟③中又將Br₂還原為Br，其目的為富集溴元素．
（5）步驟③反應的離子方程式為Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；該步驟也可以采用純堿吸收，反應方程式：3Br₂+6Na₂CO₃+3H₂O═5NaBr+NaBrO₃+6NaHCO₃，當轉移3.01×10²³個電子時，吸收Br₂的物質的量為0.3mol．
（6）若步驟⑤所得Mg（OH）₂沉淀中混有Ca（OH）₂雜質，寫出除去雜質的實驗步驟．加入MgCl₂溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用蒸餾水洗滌．

Answer 1

分析 海水通過曬鹽得到粗鹽，精制后電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)，制備氯氣、燒堿；得到苦鹵中主要是含有氯化鎂，苦鹵中加入氯氣氧化溴離子得到溴單質，通過萃取分液方法得到低濃度的溴單質，通入熱空氣吹出溴單質，用二氧化硫水溶液吸收得到含HBr的溶液再通入氯氣氧化溴離子為溴單質富集溴元素，得到溶液中加入氫氧化鈣沉淀分離出氫氧化鎂沉淀，氫氧化鎂用鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，蒸發(fā)濃縮冷卻結晶得到氯化鎂晶體，電解熔融氯化鎂得到鎂，
（1）海水曬鹽原理是利用氯化鈉溶解度隨溫度變化不大，可以蒸發(fā)結晶的方法得到溶質，蒸發(fā)結晶是用酒精燈加熱蒸發(fā)皿中的溶液得到溶質晶體；
（2）可以加入過量NaOH（去除鎂離子和鐵離子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，F(xiàn)e³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入過量BaCl₂（去除硫酸根離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入過量Na₂CO₃（去除鈣離子的多余的鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，用鹽酸除掉過量的CO₃^2-、OH^-，以此分析；
（3）A．鎂、溴、碘性質活潑；
B．因為Cl₂的氧化性比Br₂強，Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-；
C．利用了Br₂的揮發(fā)性得到溴蒸氣；
D．步驟⑤發(fā)生反應是加入石灰乳不能拆成離子
（4）溴和二氧化硫發(fā)生反應Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，再向含有HBr的溶液中通入適量氯氣蒸餾得到溴單質，可起到富集溴元素的目的；
（5）步驟③反應是溴單質和二氧化硫反應生成硫酸和溴化氫，3Br₂+6Na₂CO₃+3H₂O═5NaBr+NaBrO₃+6NaHCO₃，反應中電子轉移5mol，吸收Br₂的物質的量為3mol，當轉移3.01×10²³個電子時物質的量=$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}}$=0.5mol，計算吸收Br₂的物質的量；
（6）溶度積常數(shù)大的物質向溶度積常數(shù)小的物質轉化，氫氧化鈣的溶度積常數(shù)大于氫氧化鎂，所以加入氯化鎂溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌得到氫氧化鎂固體．

解答 解：（1）海水曬鹽原理是利用氯化鈉溶解度隨溫度變化不大，可以蒸發(fā)結晶的方法得到溶質，必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、蒸發(fā)皿，玻璃棒，酒精燈，
故答案為：蒸發(fā)結晶；蒸發(fā)皿；玻璃棒；酒精燈；
（2）精制食鹽水時，可以加入過量NaOH（去除鎂離子和鐵離子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，F(xiàn)e³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入過量BaCl₂（去除硫酸根離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入過量Na₂CO₃（去除鈣離子的多余的鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，用鹽酸除掉過量的CO₃^2-、OH^-，
因此用到的有①②④⑥，其他③⑤⑦的都用不到，
故答案為：③⑤⑦； 
（3）A．鎂、溴、碘性質活潑，海水中的鎂、溴、碘元素都處于化合態(tài)，故A正確；
B．步驟②④中通入Cl₂能制得單質溴，因為Cl₂的氧化性比Br₂強，Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，故B正確；
C．步驟③中鼓入熱空氣分離出Br₂，利用了Br₂的揮發(fā)性得到溴蒸氣，故C正確；
D．步驟⑤發(fā)生反應是加入石灰乳不能拆成離子，反應的離子方程式為：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+Ca²⁺，故D錯誤；
故答案為：D；
（4）步驟I中已獲得Br₂，步驟II中又將Br₂還原為Br^-，步驟I中獲取的溴濃度較小，所以其目的是富集溴元素，故答案為：富集溴元素；
（5）步驟③反應是溴單質和二氧化硫反應生成硫酸和溴化氫，Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，步驟③反應是溴單質和二氧化硫反應生成硫酸和溴化氫，3Br₂+6Na₂CO₃+3H₂O═5NaBr+NaBrO₃+6NaHCO₃，反應中電子轉移5mol，吸收Br₂的物質的量為3mol，當轉移3.01×10²³個電子時物質的量=$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}}$=0.5mol，計算吸收Br₂的物質的量0.3mol，
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；  0.3mol；
（6）溶度積常數(shù)大的物質向溶度積常數(shù)小的物質轉化，氫氧化鈣的溶度積常數(shù)大于氫氧化鎂，所以加入氯化鎂溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用水洗滌得到氫氧化鎂固體，故答案為：加入MgCl₂溶液，充分攪拌，過濾，沉淀用蒸餾水洗滌．

點評 本題考查物質的分離提純，為高考常見題型，側重于學生的分析、實驗和計算能力的考查，注意把握實驗的原理和操作方法，難度中等．