Question

1．海水是巨大的資源寶庫，從海水中提取食鹽和溴的過程如下：

（1）將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽的陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式2Cl^--2e^-=Cl₂．原料粗鹽中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用．精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl（鹽酸）③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是③①②（填序號）
（2）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的是：提高溴的富集程度．
某化學(xué)小組的同學(xué)為了了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料，Br₂的沸點(diǎn)為59℃．微溶于水，有毒性和強(qiáng)腐蝕性．他們參觀生產(chǎn)過程后，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置：

（3）圖中冷卻水的出口為甲（填寫“甲”或“乙”編號）．
實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作的關(guān)鍵是控制溫度59℃，使溴單質(zhì)揮發(fā)．C中液體的顏色為深棕紅色或紅棕色．
從海水中提取的食鹽樣品中混有NaBr雜質(zhì)，為了測定該食鹽樣品的純度，可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程如圖所示：

（4）寫出Cl₂通入溶液A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-
（5）為了證明溶液D中幾乎不存在Br^-，可選用的試劑為C（填選項(xiàng)字母）；
（A）碘水      （B）淀粉碘化鉀溶液  （C）新制氯水和四氯化碳  （D）食鹽水
據(jù)題中操作流程圖所示，在萃取操作中應(yīng)選取的有機(jī)溶劑為B；
（A）四氯化碳  （B）苯            （C）乙醇                  （D）甘油
（6）試計(jì)算該食鹽樣品中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：90.0% （保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 海水經(jīng)淡化后母液中含有溴離子，通入氯氣，可得到低濃度的溴，然后通入空氣吹出，進(jìn)行富集，用堿溶液吸收，再通入氯氣可得到濃度較大的溴，
（1）電解飽和氯化鈉溶液，在陽極上產(chǎn)生氯氣，陰極上產(chǎn)生氫氣，同時生成了氫氧化鈉；鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過量的鋇離子沉淀最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子進(jìn)行分析；
（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(yīng)，得到的溴單質(zhì)濃度低，溴單質(zhì)在水中有一定的溶解性且和水反應(yīng)，提取時消耗過的能源和原料，降低了經(jīng)濟(jì)效益；
（3）蒸餾時，為充分冷凝，冷凝水應(yīng)從下端進(jìn)，上端出；操作中控制關(guān)鍵條件是控制溫度59℃，使溴單質(zhì)揮發(fā)，收集餾分；溴單質(zhì)顏色為紅棕色；
（4）從海水中提取的食鹽樣品中混有NaBr雜質(zhì)，在樣品的溶液中通入氯氣，將溴離子氧化成溴單質(zhì)，新制氯水可氧化溴離子生成紅褐色的單質(zhì)溴；
（5）用有機(jī)物萃取，下層為無色液體，故所用有機(jī)溶劑密度比水小，且與水不互溶，所以應(yīng)用苯萃�。�
（6）根據(jù)質(zhì)量差進(jìn)行計(jì)算出樣品中的溴化鈉的質(zhì)量，進(jìn)而確定樣品中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：海水經(jīng)淡化后母液中含有溴離子，通入氯氣，可得到低濃度的溴，然后通入空氣吹出，進(jìn)行富集，用堿溶液吸收，再通入氯氣可得到濃度較大的溴，
（1）電解飽和氯化鈉溶液，在陽極上產(chǎn)生氯氣，陰極上產(chǎn)生氫氣，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂，SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反應(yīng)生成沉淀，可再通過過濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過量的Ba（OH）₂溶液，鹽酸能除去過量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應(yīng)先加Ba（OH）₂溶液再加Na₂CO₃溶液，最后加入鹽酸，試劑添加的順序可以為③①②，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂；③①②；
（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(zhuǎn)化為HBr后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質(zhì)，用于富集溴元素，
故答案為：提高溴的富集程度；
（3）蒸餾時，為充分冷凝，冷凝水應(yīng)從下端進(jìn)，上端出，所以從冷卻水的出口為甲，操作中控制關(guān)鍵條件是控制溫度59℃，使溴單質(zhì)揮發(fā)，通過冷凝得到呈深紅棕色或紅棕色的液態(tài)溴單質(zhì)，
故答案為：甲；控制溫度59℃，使溴單質(zhì)揮發(fā)；深棕紅色或紅棕色；
（4）NaBr的溶液中通入氯氣，將溴離子氧化成溴單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，
故答案為：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-；
（5）新制氯水可氧化溴離子生成紅褐色的單質(zhì)溴，現(xiàn)象明顯，用有機(jī)物萃取，下層為無色液體，故所用有機(jī)溶劑密度比水小，且與水不互溶，所以應(yīng)用苯萃取，故選B，
故答案為：C；B；
（6）設(shè)樣品中溴化鈉的質(zhì)量為xg，2NaBr+Cl₂=2NaCl+Br₂ △m
                                                    206            117             89
                                                     x                    44-42.1=1.9
$\frac{206}{x}$=$\frac{89}{1.9}$，x=4.4，故原固體混合物中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{44.0-4.4}{44.0}$=90.0%，
故答案為：90.0%．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離、提純，側(cè)重海水資源的綜合利用，涉及到電解、海水提溴工藝等知識點(diǎn)，注意物質(zhì)的分離、提純應(yīng)把握物質(zhì)的性質(zhì)的異同，掌握從海水中提取溴的原理為解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等