Question

7．海洋是一座巨大的化學資源寶庫，海水中蘊含80多種元素．若把海水淡化和化工生產(chǎn)結(jié)合起來，既能解決淡水資源缺乏的問題，又能從海水中提取多種化工原料．某工廠對海水資源的綜合利用工藝流程圖如下：

（1）工業(yè)上粗鹽的精制是為了除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，可將粗鹽溶于水．然后進行下列五項操作：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．
正確的操作順序是C．
    A．①④②⑤③B．④⑤②①③C．②⑤④①③D．⑤④①②③
（2）氯堿工業(yè)生產(chǎn)的Cl₂通入石灰乳中制取漂白粉的化學方程式是2Ca（OH）₂+2Cl₂=Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂O，漂白粉久置空氣中會變質(zhì)，寫出漂白粉與空氣中水和二氧化碳反應(yīng)的化學方程式Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2HClO．
（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．步驟Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達99%，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護外，在工業(yè)生產(chǎn)中還應(yīng)解決的問題是強酸對設(shè)備的腐蝕．
（4）采用“空氣吹出法”從濃海水吹出Br₂，并用純堿吸收，純堿溶液吸收溴的主要反應(yīng)是Br₂+Na₂CO₃+H₂O→NaBr+NaBrO₃+NaHCO₃（未配平），當吸收10molBr₂時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為$\frac{50}{3}$mol．
（5）在制取無水氯化鎂時需要在干燥的HCl氣流中加熱MgCl₂•6H₂O的原因在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且?guī)ё進gCl₂•6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，故能得到無水MgCl₂，采用石墨做陽極，不銹鋼做陰極電解熔融的氯化鎂時，陽極的電極反應(yīng)式2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，可以加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除鈣離子和過量的鋇離子．鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，加氫氧化鈉和氯化鋇無先后順序要求；
（2）氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣，次氯酸酸性比碳酸弱，次氯酸鈣與二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸鈣和次氯酸；
（3）溴和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)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(zhì)，可起到富集溴元素的目的，反應(yīng)生成強酸，應(yīng)注意防護設(shè)備被腐蝕；
（4）反應(yīng)中Br₂起氧化劑、還原劑作用，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為5：1，據(jù)此計算；
（5）氯化鎂易水解，制備晶體時應(yīng)防止水解，不銹鋼做陰極電解熔融的氯化鎂時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣．

解答 解：（1）加過量的NaOH溶液是為了除去Mg²⁺，加過量的BaCl₂溶液是為了除去SO₄^2-，加過量Na₂CO₃溶液是為了除去Ca²⁺和過量的Ba²⁺，故Na₂CO₃溶液的加入一定在NaOH溶液之后，而且要在過濾之后再加鹽酸，故正確的操作順序可以是②⑤④①③；
故答案為：C；
（2）氯氣和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣和次氯酸鈣，方程式為2Ca（OH）₂+2Cl₂=Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂O，次氯酸酸性比碳酸弱，次氯酸鈣與二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸鈣和次氯酸，方程式為Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2HClO，
故答案為：2Ca（OH）₂+2Cl₂=Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂O；Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2HClO；
（3）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，溴具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，二者能發(fā)生氧化還原生成硫酸和氫溴酸，離子反應(yīng)方程式為：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；生成的兩種酸都是強酸，對設(shè)備腐蝕較嚴重，所以要解決的主要問題是設(shè)備被腐蝕問題，
故答案為：富集溴元素；強酸對設(shè)備的腐蝕；
（4）反應(yīng)中Br₂起氧化劑、還原劑作用，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，2×n_氧化劑（Br₂）=2×5×n_還原劑（Br₂），故n_氧化劑（Br₂）：n_還原劑（Br₂）=5：1，故吸收10mol Br₂時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為10mol×2×$\frac{1}{1+5}$×5=$\frac{50}{3}$mol，故答案為：$\frac{50}{3}$；
（5）氯化鎂中的鎂離子易水解，在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且?guī)ё進gCl₂•6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，故能得到無水MgCl₂，不銹鋼做陰極電解熔融的氯化鎂時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，方程式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且?guī)ё進gCl₂•6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，故能得到無水MgCl₂；2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純，為高考常見題型，側(cè)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．