Question

13．海水是一个巨大的化学资源宝库，利用海水可以获得很多化工产品．
（1）海水中制得的氯化钠可用于生产烧碱及氯气．反应的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（2）利用制盐后的盐卤提取溴的工艺流程如下（部分操作和条件已略去）：
盐卤$\stackrel{Cl_{2}}{→}$低浓度Br₂$\stackrel{Na_{2}CO_{3}}{→}$溶液Ⅰ$\stackrel{H_{2}SO_{4}}{→}$Br₂
将Br₂与Na₂CO₃反应的化学方程式补充完整：□Br₂+□Na₂CO₃═NaBrO₃+□5NaBr+□3CO₂↑
（3）盐卤蒸发冷却后析出卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等离子．以卤块为原料制得镁的工艺流程如下（部分操作和条件已略去）：

生成氢氧化物沉淀的pH

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

①步骤②中需控制pH=9.8，其目的是除去溶液中含有的Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺杂质，使之完全生成沉淀而除去．
②用NaClO 氧化Fe²⁺得到Fe（OH）₃沉淀的离子反应方程式是ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺．
③步骤③需在HCl保护气中加热进行，请用化学平衡移动原理解释原因Mg²⁺+2H₂OMg（OH）₂+2H⁺，温度升高，水解程度增大，通入HCl，增加c（H⁺），使平衡逆向移动，抑制Mg²⁺水解．HCl还能带出水份，最终得到无水MgCl₂．
④NaClO还能除去盐卤中的CO（NH₂）₂，生成盐和能参与大气循环的物质．除去0.1mol CO（NH₂）₂时消耗NaClO22.35g．

Answer 1

分析 （1）电解氯化钠溶液在阴极生成氢氧化钠和氢气，阳极生成氯气；
（2）Br₂与Na₂CO₃反应生成NaBrO₃、NaBr和CO₂，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式；
（3）盐卤加水溶解，加NaClO将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH调节pH为9.8，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到，氯化镁晶体，在HCl气氛中加热得到无水氯化镁，电解熔融的氯化镁得到Mg；
①步骤②中需控制pH=9.8在于使除Mg²⁺以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去；
②次氯酸钠具有氧化性，把氧化亚铁离子为三价铁，据此写出反应的离子方程式；
③镁离子水解显酸性，通入HCl可以抑制其水解；
④NaClO还能除去盐卤中的CO（NH₂）₂，生成盐和能参与大气循环的物质，其反应为3NaClO+CO（NH₂）₂═3NaCl+CO₂↑+N₂↑+2H₂O，根据方程式计算．

解答 解：（1）电解氯化钠溶液在阴极生成氢氧化钠和氢气，阳极生成氯气，其电解反应的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（2）Br₂与Na₂CO₃反应生成NaBrO₃、NaBr和CO₂，Br元素部分由0价升高到+5价，另一部分从0价降低到-1价，则生成的NaBrO₃与NaBr的物质的量之比为1：5，所以配平方程式为：3Br₂+3Na₂CO₃=NaBrO₃+5NaBr+3CO₂↑，
故答案为：3、3、1、5NaBr、3CO₂；
（3）盐卤加水溶解，加NaClO将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH调节pH为9.8，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到，氯化镁晶体，在HCl气氛中加热得到无水氯化镁，电解熔融的氯化镁得到Mg；
①步骤②中需控制pH=9.8在于使除Mg²⁺以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去，即控制pH=9.8的目的：除去溶液中含有的Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺杂质，使之完全生成沉淀而除去；
故答案为：除去溶液中含有的Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺杂质，使之完全生成沉淀而除去；
②加入次氯酸钠会氧化亚铁离子为三价铁，则次氯酸钠与Fe²⁺、H₂O反应生成Fe（OH）₃、Cl^-和H⁺，反应的离子方程式为：ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺；
故答案为：ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺；
③镁离子水解生成氢氧化镁和氢离子，Mg²⁺+2H₂OMg（OH）₂+2H⁺，水解反应属于吸热反应，加热温度升高，水解程度增大，通入HCl时，增加了溶液中的c（H⁺），能使水解平衡逆向移动，抑制Mg²⁺水解．HCl还能带出水份，最终得到无水MgCl₂；
故答案为：Mg²⁺+2H₂OMg（OH）₂+2H⁺，温度升高，水解程度增大，通入HCl，增加c（H⁺），使平衡逆向移动，抑制Mg²⁺水解．HCl还能带出水份，最终得到无水MgCl₂；
④NaClO还能除去盐卤中的CO（NH₂）₂，生成盐和能参与大气循环的物质，其反应为3NaClO+CO（NH₂）₂═3NaCl+CO₂↑+N₂↑+2H₂O，由方程式中物质之间的关系可知，0.1mol CO（NH₂）₂消耗NaClO为0.3mol，则m（NaClO）=nM=0.3mol×74.5g/mol=22.35g，故答案为：22.35．

点评 本题考查了方程式的书写、实验仪器的选择、物质的制备原理，涉及知识点较多，题目侧重于反应原理的应用和元素化合物性质的考查，题目综合性较强，难度中等，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．