Question

5．海水是巨大的資源寶庫(kù)，從海水中提取食鹽和溴的過程如下：

（1）除去粗鹽中雜質(zhì)（Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺），加入的藥品順序正確的是BC．
A．NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→BaCl₂溶液→過濾后加鹽酸
B．BaCl₂溶液→NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→過濾后加鹽酸
C．NaOH溶液→BaCl₂溶液→Na₂CO₃溶液→過濾后加鹽酸
D．Na₂CO₃溶液→NaOH溶液→BaCl₂溶液→過濾后加鹽酸
（2）制備鈉單質(zhì)的方法之一是將熔融NaCl進(jìn)行電解，寫出電解化學(xué)方程式：2NaCl $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑．
（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．寫出步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr．
（4）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：

①圖中儀器B的名稱是冷凝管，冷卻水的出口為甲（填“甲”或“乙”）．
②C中液體的顏色為深棕紅色或紅棕色．
③D裝置的作用是吸收尾氣．
（5）已知某溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物質(zhì)的量之比為2：3：4，現(xiàn)欲使溶液中的Cl^-、Br^-、I^-的物質(zhì)的量之比變成4：3：2，那么要通入Cl₂的物質(zhì)的量是原溶液中I^-的物質(zhì)的量的C．（填選項(xiàng)）
A.$\frac{1}{2}$  B.$\frac{1}{3}$
C.$\frac{1}{4}$  D.$\frac{1}{6}$．

Answer 1

分析 海水淡化得到氯化鈉，電極氯化鈉溶液或熔融狀態(tài)氯化鈉會(huì)生成氯氣，氯氣通入母液中發(fā)生反應(yīng)得到低濃度的溴單質(zhì)溶液，通入熱空氣吹出后用二氧化硫水溶液吸收得到韓HBr和的溶液，通入適量氯氣氧化得到溴單質(zhì)，富集溴元素，蒸餾得到工業(yè)溴，
（1）除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，應(yīng)該先加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子，即：加入的碳酸鈉溶液必須放在加入氯化鋇溶液之后；
（2）多級(jí)熔融氯化鈉生成鈉和氯氣；
（3）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(shí)消耗過的能源和原料，降低了經(jīng)濟(jì)效益，步驟Ⅱ是二氧化硫和溴單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成溴化氫和硫酸；
（4）①蒸餾時(shí)，為充分冷凝，冷凝水應(yīng)從下端進(jìn)，上端出；
②溴單質(zhì)顏色為紅棕色；
③進(jìn)入D裝置的物質(zhì)為溴蒸汽，溴蒸汽有毒，可用氫氧化鈉除溴單質(zhì)；
（5）已知還原性I^-＞Br^-＞Cl^-，反應(yīng)后I^-有剩余，說明Br^-濃度沒有變化，通入的Cl₂只與I^-發(fā)生反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)的方程式2I^-+Cl₂=2Cl^-+I₂計(jì)算；

解答 解：（1）要先除SO₄^2-離子，然后再除Ca²⁺離子，碳酸鈉可以除去過量的鋇離子，如果加反了，過量的鋇離子就沒法除去，至于加NaOH除去Mg²⁺離子順序不受限制，因?yàn)檫^量的氫氧化鈉加鹽酸就可以調(diào)節(jié)了，只要將三種離子除完了，然后過濾即可，最后加鹽酸除去過量的氫氧根離子碳酸根離子，
所以正確的操作順序?yàn)椋?br />A．NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→BaCl₂溶液→過濾后加鹽酸，最后加入的氯化鋇溶液中鋇離子不能除去，故A錯(cuò)誤；
B．BaCl₂溶液→NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→過濾后加鹽酸，故B正確；
C．NaOH溶液→BaCl₂溶液→Na₂CO₃溶液→過濾后加鹽酸，故C正確；
D．Na₂CO₃溶液→NaOH溶液→BaCl₂溶液→過濾后加鹽酸，順序中加入的氯化鋇溶液中鋇離子無法除去，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（2）制備鈉單質(zhì)的方法之一是將熔融NaCl進(jìn)行電解，寫出的電解化學(xué)方程式為：2NaCl$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑；
（3）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(shí)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，步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)是二氧化硫吸收溴單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，
故答案為：富集溴元素；Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
（4）①由裝置圖可知，提純溴利用的原理是蒸餾，儀器B為冷凝管，冷凝水應(yīng)從下端進(jìn)，即從乙進(jìn)，冷卻水的出口為甲，
故答案為：冷凝管；甲；
②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：深棕紅色或紅棕色；
③進(jìn)入D裝置的物質(zhì)為溴蒸汽，溴蒸汽有毒，避免污染環(huán)境，最后進(jìn)行尾氣吸收，
故答案為：吸收尾氣；
（5）已知還原性I^-＞Br^-＞Cl^-，反應(yīng)后I^-有剩余，說明Br^-濃度沒有變化，通入的Cl₂只與I^-發(fā)生反應(yīng)，
設(shè)原溶液中含有2molCl^-，3molBr^-，4molI^-，通入Cl₂后，它們的物質(zhì)的量之比變?yōu)?：3：2，
則各離子物質(zhì)的量分別為：4molCl^-，3molBr^-，2molI^-，
Cl^-增加了2mol，則需1molCl₂，
則通入的Cl₂物質(zhì)的量是原溶液中I^-物質(zhì)的量的 $\frac{1}{4}$，
故答案為：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離、提純，側(cè)重海水資源的綜合利用、氧化還原反應(yīng)定量計(jì)算，涉及到電解、海水提溴工藝等知識(shí)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．