Question

8．海水是一个巨大的化学资源库，如图是海水综合利用的部分工艺流程图：

已知：MgCl₂•6H₂O受热生成Mg（OH）Cl和HCl气体等．
（1）在过程①中应加入下列沉淀剂的顺序是CAB、CBA或BCA（填序号），同时加入盐酸将滤液的pH调至酸性，除去的离子是CO₃^2-、OH^-（填离子符号）．
A．Na₂CO₃  B．NaOH  C．BaCl₂
（2）过程②中反应的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（3）简述过程③中如何获得无水MgCl₂：在干燥的HCl气流中加热MgCl₂•6H₂O晶体．
（4）写出过程④的化学方程式：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑．简述工业上不使用电解MgO的方法制取金属镁的原因：MgO的熔点远高于MgCl₂的熔点．
（5）将由母液获得的NaBr溶液浓缩、酸化，并通入Cl₂，充分反应，再向其中吹入热空气，将生成的溴吹出，过程⑤用纯碱溶液吸收，过程⑤发生反应的离子方程式为3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑．过程⑥是将过程⑤所得溶液用稀H₂SO₄酸化，使NaBr、NaBrO₃中的溴转化为单质溴，再用萃取（填操作方法）的方法提取溴，还可以得到副产品Na₂SO₄，写出过程⑥的离子方程式：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O．

Answer 1

分析 海水晒盐后得到粗盐和母液，粗盐加入氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠、盐酸精制除杂得到精盐，电解饱和食盐水得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液，母液中加入氢氧化钙浊液沉淀镁离子，过滤得到氢氧化镁沉淀，加入盐酸溶解后得到氯化镁溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到氯化镁晶体，在氯化氢气流中加热失水得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气，滤液中加入氯气氧化溴离子得到溴单质的低浓度溶液，加入碳酸钠溶液吸收溴单质，再加入稀硫酸，发生归中反应得到高浓度的溴单质溶液；
（1）根据镁离子会与氢氧根离子和碳酸根离子生成沉淀，钙离子会与碳酸根离子生成沉淀，硫酸根离子会与钡离子生成沉淀，加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠等进行分析；
（2）电解饱和食盐水生成氢氧化纳、氢气和氯气，氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；
（3）氯化镁晶体加热失去结晶水，镁离子水解生成氢氧化镁，在氯化氢气流中加热失水得到氯化镁；
（4）过程④是电解熔融的氯化镁生成镁和氯气，若在空气中加热MgCl₂•6H₂O生成的是Mg（OH）Cl或MgO，而MgO的熔沸点非常高，达到熔融状态需要消耗很多能源．所以，用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁；
（5）过程⑤用纯碱溶液吸收溴单质，产生的Br₂用浓Na₂CO₃溶液吸收，生成NaBr、NaBrO₃等，过程⑥是将过程⑤所得溶液用稀H₂SO₄酸化，使NaBr、NaBrO₃中的溴转化为单质溴，Br^-、BrO₃^-在酸性条件下发生反应生成Br₂，用有机溶剂萃取溴，滤液中含有硫酸钠．

解答 解：（1）总体思路是先沉淀再过滤，沉淀时要先加BaCl₂溶液，再加Na₂CO₃溶液，因为碳酸钠能把过量的氯化钡沉淀出来，氢氧化钠可放在它们前面，也可放在它们后面或中间，都完全沉淀完后再过滤，加入适量盐酸pH调至酸性除去的离子是CO₃^2-和OH^-，
故答案为：CAB或者CBA或者BCA；CO₃^2-和OH^-；
（2）电解饱和食盐水制取氯气的反应为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）氯化镁晶体加热失去结晶水，镁离子水解生成氢氧化镁，在氯化氢气流中加热失水得到氯化镁，过程③中获得无水MgCl₂，在干燥的HCl气流中加热MgCl₂•6H₂O晶体，
故答案为：在干燥的HCl气流中加热MgCl₂•6H₂O晶体；
（4）电解熔融的氯化镁得到Mg与氯气，反应方程式为：MgCl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，MgO的熔沸点非常高，达到熔融状态需要消耗很多能源．所以，用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁．
故答案为：MgCl₂$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；MgO的熔点远高于MgCl₂的熔点；      
（5）过程⑤用纯碱溶液吸收溴单质，产生的Br₂用浓Na₂CO₃溶液吸收，生成NaBr、NaBrO₃等，反应的离子方程式为：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，过程⑥是将过程⑤所得溶液用稀H₂SO₄酸化，使NaBr、NaBrO₃中的溴转化为单质溴，Br^-、BrO₃^-在酸性条件下发生反应生成Br₂，Br^-、BrO₃^-在酸性条件下发生反应生成Br₂，根据元素守恒可知还生成H₂O，反应离子方程式为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，用有机溶剂萃取溴，过程中得到滤液中含有硫酸钠，
故答案为：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑；萃取；Na₂SO₄；5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O．

点评 本题以海水资源及其利用为载体综合考查物质的分离、制备，侧重于学生的分析、实验能力的考查，题目涉及金属的冶炼、物质的分离和提纯、氧化还原反应等知识点，能从总体上分析工艺流程图，知道每一步发生的反应或操作方法，熟悉常见物质的分离方法，题目难度中等．