Question

20．我國有廣闊的海岸線，海水綜合利用大有可為．海水中Br^-含量為65mg•L^-1，從海水中提取溴的工業(yè)流程如下：

（1）以上步驟Ⅰ中已獲得游離態(tài)的溴，步驟Ⅱ又將之轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的溴，其目的是：富集溴元素．
（2）步驟Ⅱ通入熱空氣或水蒸氣吹出Br₂，利用了溴的C（填序號(hào)）．
A．氧化性      B．還原性       C．揮發(fā)性      D．腐蝕性
（3）以上流程Ⅱ中涉及的離子反應(yīng)如下，請(qǐng)?jiān)谙旅娣娇騼?nèi)填入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù)：
3Br₂+3CO₃^2-═1BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑
（4）上述流程中吹出的溴蒸氣，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯氣氧化后蒸餾．寫出溴蒸氣與二氧化硫水溶液反應(yīng)的離子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．
（5）實(shí)驗(yàn)室從溴水中分離出溴還可以用溶劑萃取法，下列可以用作溴的萃取劑的是BD（填序號(hào)）．
A．乙醇        B．四氯化碳     C．裂化汽油        D．苯
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工業(yè)溴1t，至少需要海水2×10⁴m³．

Answer 1

分析 根據(jù)流程分析可知：海水通過曬鹽得到氯化鈉和鹵水，電解飽和氯化鈉溶液得到氯氣，鹵水加入氧化劑氯氣氧化溴離子為低濃度的單質(zhì)溴溶液，通入熱空氣或水蒸氣吹出Br₂，利用的是溴單質(zhì)的易揮發(fā)性，用純堿溶液吸收溴單質(zhì)得到含Br^-、BrO₃^-的溶液，再利用加入硫酸溶液使溴酸根離子和溴離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到溴單質(zhì)，
（1）步驟Ⅰ中已獲得游離態(tài)的溴濃度很低，步驟Ⅱ通入熱空氣或水蒸氣吹出Br₂，被純堿吸收后將之轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的溴，步驟Ⅲ加入硫酸酸化，溴離子和溴酸根離子又發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成溴單質(zhì)，其目的是富集溴元素；
（2）溴單質(zhì)具有易揮發(fā)性；
（3）根據(jù)反應(yīng)物、生成物，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（4）溴具有強(qiáng)氧化性、二氧化硫具有還原性，二者在水溶液中混合易發(fā)生氧化還原生成氫溴酸和硫酸；
（5）萃取劑的選取標(biāo)準(zhǔn)：萃取劑和溶質(zhì)不反應(yīng)、溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度大于在原溶劑中的溶解度、萃取劑和原溶劑不互溶；
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工業(yè)溴1t，計(jì)算含溴離子的質(zhì)量，海水中Br^-含量為65mg•L^-1，計(jì)算得到海水的體積，注意單位換算．

解答 解：（1）步驟Ⅰ中已獲得游離態(tài)的溴濃度很低，如果直接蒸餾，生產(chǎn)成本較高，不利于工業(yè)生產(chǎn)，步驟Ⅰ中已獲得游離態(tài)的溴，步驟Ⅱ又將之轉(zhuǎn)變成化合態(tài)的溴，其目的是富集溴元素，降低成本，
故答案為：富集溴元素；
（2）溴易揮發(fā)，步驟Ⅱ通入熱空氣或水蒸氣吹出Br₂，就是利用溴的揮發(fā)性，故選C，
故答案為：C；
（3）該反應(yīng)中Br元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?1價(jià)、+5價(jià)，其最小公倍數(shù)是5，再結(jié)合原子守恒或電荷守恒得方程式為3Br₂+3CO₃^2-═BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑，
故答案為：3；3；1；5；3；
（4）上述流程中吹出的溴蒸氣，也可以用二氧化硫水溶液吸收，再用氯氣氧化后蒸餾，溴與二氧化硫水溶液反應(yīng)生成硫酸和溴化氫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，離子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（5）萃取劑的選取標(biāo)準(zhǔn)：萃取劑和溶質(zhì)不反應(yīng)、溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度大于在原溶劑中的溶解度、萃取劑和原溶劑不互溶，
A．乙醇易溶于水，所以不能作萃取劑，故A錯(cuò)誤；
B．四氯化碳符合萃取劑選取標(biāo)準(zhǔn)，所以能作萃取劑，故B正確；
C．裂化汽油和溴能發(fā)生加成反應(yīng)，所以不能作萃取劑，故C錯(cuò)誤；
D．苯符合萃取劑選取標(biāo)準(zhǔn)，所以能作萃取劑，故D正確；
故選BD；
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工業(yè)溴1t，含溴元素質(zhì)量=1t×65%×2=1.3t=1.3×10⁹mg，海水中Br^-含量為65mg•L^-1，溴元素守恒，則海水的體積=$\frac{1.3×1{0}^{9}mg}{65mg/L}$=2.0×10⁷L=2.0×10⁴m³，
故答案為：2.0×10⁴．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了海水資源的綜合利用，涉及萃取劑的選取、氧化還原反應(yīng)、方程式的配平等知識(shí)點(diǎn)，從整體上分析流程，知道每一步可能發(fā)生的反應(yīng)及基本操作，再結(jié)合基本概念、基本理論是解答關(guān)鍵，題目難度中等．