Question

8．從海水中制取鎂、鉀、溴及其化工產(chǎn)品，是在傳統(tǒng)海水制鹽工業(yè)上的發(fā)展．Br₂和Mg等兩種單質都可以從海水中提取，下圖為提取它們的步驟：

請回答：
Ⅰ．從海水中提取的溴占世界年產(chǎn)量的$\frac{1}{3}$，上述流程中的空氣吹出法就是用于工業(yè)規(guī)模海水提溴的常用方法．
（1）制取Br₂時，第一次通入Cl₂發(fā)生反應的離子方程式是Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂．
（2）吸收塔中反應的離子方程式是Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．
由（1）、（2）可知，SO₂、Cl₂、Br₂三種物質氧化性由強到弱的順序是Cl₂＞Br₂＞SO₂（用“＞”表示）．
Ⅱ．鎂及其合金是用途很廣泛的金屬材料，目前世界上60%的鎂就是從海水中按上述流程提取的．
（1）上述流程中為了使MgSO₄完全轉化為Mg（OH）₂，試劑①可以選用NaOH（寫化學式）．
（2）加入試劑②后反應的離子方程式是Mg（OH）₂+2H⁺═Mg²⁺+2H₂O．
（3）步驟①包括加熱濃縮、冷卻結晶、過濾．
Ⅲ．上述流程在生產(chǎn)溴和鎂的同時還可以制得其它化工產(chǎn)品，比如制備耐火材料氧化鎂和鹽酸．生產(chǎn)方法是：將氯化鎂晶體（MgCl₂•6H₂O）加熱到523°C以上，該晶體可以分解得到耐火材料氧化鎂和兩種氣態(tài)化合物，其中一種氣體常溫下為無色液體．MgCl₂•6H₂O在523°C以上分解的化學方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523℃\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑．

Answer 1

分析 濃縮海水中加入氫氧化鈣溶液沉淀鎂離子，過濾得到混合溶液中加入氯氣氧化溴離子，空氣和水蒸氣吹出得到低濃度溴單質，在吸收塔中用二氧化硫吸收后得到氫溴酸，再通入氯氣，富集溴元素得到高濃度的溴單質，過濾得到氫氧化鎂沉淀中加入鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，通過濃縮蒸發(fā)冷卻結晶過濾得到氯化鎂晶體，在氯化氫氣流中加熱失去結晶水得到無水氯化鎂，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，
I．（1）根據(jù)氯氣的性質書寫，氯氣具有強氧化性能氧化溴離子為溴單質；
（2）根據(jù)溴和二氧化硫的性質和氧化還原反應分析，二氧化硫在水溶液中被溴單質氧化生成硫酸，氧化還原反應在氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物；
Ⅱ．（1）根據(jù)制取氫氧化鎂的反應可知，氯化鎂和氫氧化鈉溶液反應生成氫氧化鎂沉淀；
（2）可根據(jù)氫氧化鎂和氯化鎂的轉化分析可知，氫氧化鎂溶于鹽酸生成氯化鎂溶液；
（3）分離固體和溶液的方法為過濾；
（4）電解熔融氯化鎂生成鎂和氯氣；
Ⅲ．將氯化鎂晶體（MgCl₂•6H₂O）加熱到523°C以上，該晶體可以分解得到耐火材料氧化鎂和兩種氣態(tài)化合物，其中一種氣體常溫下為無色液體．根據(jù)含水結晶物分解和及鎂離子水解生成的氯化氫揮發(fā)得到氫氧化鎂，氫氧化鎂受熱分解生成氧化鎂等分析．

解答 解：I．（1）濃縮溴水與試劑①反應得到氫氧化鎂，剩余混合液中含有的是溴離子，通入氯氣后，氯氣與溴離子反應生成單質溴和溴離子，其離子方程式是Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂，故答案為：Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂；
（2）單質溴經(jīng)過空氣吹出法后被富集在吸收塔，通入的二氧化硫與單質溴反應生成硫酸和氫溴酸，其化學方程式是：Br₂+SO₂+2H₂O═2H₂SO₄+2HBr，即其離子方程式為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-．在氧化還原反應中氧化劑的氧化性比氧化產(chǎn)物的氧化性強，根據(jù)Cl₂+2Br^-═2Cl^-+Br₂得，氧化性Cl₂＞Br₂．根據(jù)得Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，氧化性Br₂＞SO₂，即氧化性為Cl₂＞Br₂＞SO₂．
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；Cl₂＞Br₂＞SO₂；
Ⅱ．（1）濃縮溴水與試劑①反應得到氫氧化鎂，則試劑①可以是氫氧化鈉或氫氧化鈣，故答案為：NaOH；
（2）氫氧化鎂與試劑②反應得到氯化鎂，則試劑②必是鹽酸，反應的化學方程式是Mg（OH）₂+2HCl═MgCl₂+2 H₂O，其離子方程式是Mg（OH）₂+2H⁺═Mg²⁺+2H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂+2H⁺═Mg²⁺+2H₂O；
（3）要從氯化鎂溶液得到含結晶水的氯化鎂，就需要蒸發(fā)、冷卻、結晶，并通過過濾把固體從溶液中分離出來，故答案為：過濾；
Ⅲ．根據(jù)題意MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解，實際上是MgCl₂•6H₂O高溫失水形成氯化鎂溶液，氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，然后氫氧化鎂高溫下分解得到氧化鎂，即MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解得到的應該是氧化鎂、氯化氫和水，其化學方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523℃\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑，
故答案為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523℃\;}}{\;}$MgO+2 HCl↑+5H₂O↑．

點評 本題是從海水提煉金屬鎂和單質溴以及有關計算的綜合題目，需要學生調(diào)用扎實的基礎知識，靈活解決問題，具有一定的難度．