Question

16．海水中化学资源的综合开发利用，已受到各国的高度重视．Br₂和Mg等两种单质都可以从海水中提取，如图为提取它们的主要步骤：

请回答：
Ⅰ．从海水中提取的溴占世界溴年产量的$\frac{1}{3}$，主要方法就是上述流程中的空气吹出法．
（1）制取Br₂时第一次通入Cl₂时发生反应的离子方程式是_Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂_
（2）吸收塔中反应的离子方程式是Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-
Ⅱ．镁及其合金是用途很广的金属材料，而目前世界上60%的镁就是从海水中按上述流程提取的．
（1）上述流程中为了使MgSO₄完全转化为Mg（OH）₂，试剂①可以选用NaOH或Ca（OH）₂（写化学式）．
（2）加入试剂②后反应的离子方程式是Mg（OH）₂+2 H⁺═Mg²⁺+2H₂O．
（3）步骤①包括加热、蒸发、冷却、结晶、过滤．
（4）通电时无水MgCl₂在熔融状态下反应的化学方程式是MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Mg+Cl₂↑．
Ⅲ．上述流程在生产溴和镁的同时还可以制得其他化工物质，比如制备耐火材料氧化镁和盐酸．生产方法是：
①将氯化镁晶体（MgCl₂•6H₂O）加热到523℃以上，该晶体可以分解得到耐火材料氧化镁和两种气态化合物，其中一种气体常温下为无色液体．
②将两种气体冷却至室温，再根据需要，加入不同量的水，就可得到不同浓度的盐酸．
（1）MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解的化学方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$MgO+2 HCl↑+5H₂O↑．
（2）现用1molMgCl₂•6H₂O分解所得的非固体产物来制取密度为1.19g/cm³的盐酸溶液168mL，需加水36.9g（精确到0.1），该盐酸中溶质的物质的量浓度是11.9mol/L（精确到0.1）．

Answer 1

分析 浓缩海水中主要含MgSO4、NaCl、NaBr，加入试剂氢氧化钙或氢氧化钠沉淀镁离子，过滤得到混合溶液中通入氯气，得到低浓度的溴单质，进入吸收塔用二氧化吸收得到溴化氢，再通入氯气得到高浓度的溴单质，氢氧化镁沉淀中加入氢氧化钠溶液溶解得到氯化镁溶液，加热、蒸发、冷却、结晶、过滤得到氯化镁晶体，在氯化氢气流中加热失去结晶水得到氯化镁固体，电解熔融氯化镁得到镁和氯气，
I．（1）根据氯气的性质书写，氯气氧化溴离子为溴单质；
（2）根据溴和二氧化硫的性质和氧化还原反应分析，二氧化硫被溴单质氧化为硫酸；
II．（1）根据制取氢氧化镁的反应分析，加入氢氧化钙溶液可以沉淀镁离子；
（2）可根据氢氧化镁和氯化镁的转化分析，加入盐酸溶解氢氧化镁生成氯化镁和水；
（3）从分离固体和溶液的方法分析，固体和液体分离用过滤；
（4）电解熔融氯化镁生成镁和氯气；
III．（1）根据含水结晶物和镁离子水解分析，镁离子水解生成氢氧化镁；
（2）根据化学方程式和pH的计算分析，得到的盐酸的质量是1.19g/cm³×168mL═199.92g．根据MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑可知，1molMgCl₂•6H₂O分解可得2mol氯化氢、5mol水，二者的质量共73g+90g=163g，则需要加水：199.92g-163g=36.92g，即需要加水36.9g，浓度c=$\frac{n}{V}$；

解答 解：I．（1）浓缩溴水与试剂①反应得到氢氧化镁，剩余混合液中含有的是溴离子，通入氯气后，氯气与溴离子反应生成单质溴和溴离子，其离子方程式是Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂．
故答案为：Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂；
（2）单质溴经过空气吹出法后被富集在吸收塔，通入的二氧化硫与单质溴反应生成硫酸和氢溴酸，其化学方程式是：Br₂+SO₂+2H₂O═2H₂SO₄+2HBr，即其离子方程式为Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-．在氧化还原反应中氧化剂的氧化性比氧化产物的氧化性强，根据Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂得，氧化性Cl₂＞Br₂．根据得Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-，氧化性Br₂＞S O₂．即氧化性为Cl₂＞Br₂＞SO₂．
故答案为：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-；
II．（1）浓缩溴水与试剂①反应得到氢氧化镁，则试剂①可以是氢氧化钠或氢氧化钙，故答案为：NaOH或Ca（OH）₂；
（2）氢氧化镁与试剂②反应得到氯化镁，则试剂②必是盐酸，反应的化学方程式是Mg（OH）₂+2 HCl═MgCl₂+2 H₂O，其离子方程式是Mg（OH）₂+2 H⁺═Mg²⁺+2H₂O，
故答案为：Mg（OH）₂+2 H⁺═Mg²⁺+2H₂O；
（3）要从氯化镁溶液得到含结晶水的氯化镁，就需要蒸发、冷却、结晶，并通过过滤把固体从溶液中分离出来，故答案为：过滤；
（4）电解熔融状态的无水氯化镁可以得到氯气和镁单质，即MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，故答案为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
III．（1）根据题意MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解，实际上是MgCl₂•6H₂O高温失水形成氯化镁溶液，氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢，然后氢氧化镁高温下分解得到氧化镁，即MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解得到的应该是氧化镁、氯化氢和水，其化学方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑，
故答案为：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑；
（2）得到的盐酸的质量是1.19g/cm³×168mL═199.92g．根据MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑可知，1molMgCl₂•6H₂O分解可得2mol氯化氢、5mol水，二者的质量共73g+90g=163g，则需要加水：199.92g-163g=36.92g，即需要加水36.9g．
因为该盐酸中含有2molHCl，体积为0.168L，则c（HCl）═$\frac{2mol}{0.168L}$=11.9mol/L，即该盐酸中溶质的物质的量浓度是11.9mol/L．
故答案为：36.9 g；11.9．

点评 本题是从海水提炼金属镁和单质溴以及有关计算的综合题目，需要学生调用扎实的基础知识，灵活解决问题，具有一定的难度．