Question

19．溴單質(zhì)具有廣泛的工業(yè)價值，查閱資料知：Br₂的沸點為59℃，微溶于水，有毒性．某化學(xué)小組模擬工業(yè)流程從濃縮的海水中提取液溴，主要實驗裝置（夾持裝置略去）及操作步驟如圖：

①連接A與B，關(guān)閉活塞b、d，打開活塞a、c，向A中緩慢通入Cl₂至反應(yīng)結(jié)束；
②關(guān)閉a、c，打開b、d，向A中鼓入足量熱空氣；
③進行步驟①②的同時，向B中通入足量SO₂；
④關(guān)閉b閥，打開a，再通過A向B中緩慢通入足量Cl₂；
⑤將B中所得液體進行蒸餾，收集液溴．
請回答：
（1）本實驗中所用的稀硫酸需要用物質(zhì)的量濃度18.4mol/L的濃硫酸配制，若要配制500mL1mol/L的H₂SO₄溶液，則需要此濃硫酸27.2mL，若配制過程中遇到下列情況，對硫酸的物質(zhì)的量濃度有何影響（填“偏高”、“偏低”或“不變”）未經(jīng)冷卻將溶液注入容量瓶中偏高；定容時俯視觀察液面偏高．
（2）綜合分析步驟①、②、③和④，這四步操作的最終目的為富集Br₂．
（3）步驟⑤中，蒸餾用到的玻璃儀器除酒精燈、溫度計、尾接管、錐形瓶外，還有冷凝管和蒸餾燒瓶；要達到提純溴的目的，操作中應(yīng)控制的關(guān)鍵條件為控制溫度，并收集59．C時的餾分．
（4）若直接連接A與C，進行步驟①和②，充分反應(yīng)后，向錐形瓶中滴加稀硫酸，再經(jīng)步驟⑤，也能制得液溴．滴加稀硫酸之前，C中反應(yīng)生成了NaBr、NaBrO₃等，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Br₂+3NaCO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)溶液配制過程中濃硫酸稀釋溶質(zhì)物質(zhì)的量不變計算需要的濃硫酸，未經(jīng)冷卻將溶液注入容量瓶中，熱脹冷卻，溶液體積小，濃度增大，定容時俯視觀察液面，液面低于刻度線；
（2）步驟①制取溴，步驟②使溴揮發(fā)，步驟③吸收溴成溴離子，步驟④生成溴；
（3）根據(jù)蒸餾所需儀器回答；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(guān)鍵；
（4）根據(jù)題給信息，溴和碳酸鈉反應(yīng)生成了溴化鈉和溴酸鈉，化合價升降總數(shù)相等和原子守恒配平方程式．

解答 解：（1）依據(jù)溶液配制過程中濃硫酸稀釋溶質(zhì)物質(zhì)的量不變計算需要的濃硫酸，用物質(zhì)的量濃度18.4mol/L的濃硫酸配制，若要配制500mL1mol/L的H₂SO₄溶液，需要濃硫酸溶液體積為V，則V×18.4mol/L=500mL×1mol/L，V=27.2ml，
未經(jīng)冷卻將溶液注入容量瓶中，熱脹冷卻，溶液體積小，濃度增大，結(jié)果偏高，定容時俯視觀察液面，液面低于刻度線，配制溶液的濃度增大，配制結(jié)果偏高，
故答案為：27.2；偏高；偏高；
（2）步驟①制取溴，步驟②使溴揮發(fā)，步驟③吸收溴成溴離子，步驟④生成溴，故這四步操作的最終目的為富集溴，
故答案為：富集溴；
（3）蒸餾需要蒸餾燒瓶、冷凝管、酒精燈、溫度計、牛角管和錐形瓶等；達到提純溴的目的，操作中應(yīng)控制的關(guān)鍵條件是把溫度控制在溴的沸點59°C，并收集該溫度下的餾分，
故答案為：冷凝管（或冷凝器）；蒸餾燒瓶；控制溫度計溫度，并收集59℃時的餾分；
（4）根據(jù)題給信息，溴和碳酸鈉反應(yīng)生成了溴化鈉和溴酸鈉，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式為：Br₂+Na₂CO₃→NaBr+NaBrO₃，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等配平為：3Br₂+3Na₂CO₃→5NaBr+NaBrO₃，根據(jù)原子守恒，還有產(chǎn)物二氧化碳3mol，故反應(yīng)方程式為：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，
故答案為：3Br₂+3Na₂CO₃=5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑．

點評 本題結(jié)合海水提取溴的過程，考查了實驗基本操作、實驗方案的評價、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，難度中等，在配平時抓住化合價升降總數(shù)相等．