Question

12．海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料．如图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：

（1）由海水晒制的粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为（写化学式）BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl．
（2）①目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是既能防止阴极产生的H₂和阳极产生的Cl₂相混合而引起爆炸，又能避免Cl₂和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的纯度，电解饱和食盐水的化学反应方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH．
②制取MgCl₂的过程中涉及反应：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCl₂+6H₂O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是防止MgCl₂水解．
（3）苦卤中通入Cl₂已经置换出Br₂，为什么吹出后用SO₂吸收转化为Br^-再用Cl₂置换第一次吹出的Br₂浓度太低，分离浪费原料，SO₂吸收主要起到富集作用，由此判断Cl₂、Br₂、SO₂的氧化性由强到弱的顺序为Cl₂＞Br₂＞SO₂．
（4）也有工艺是在吹出Br₂后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO₂放出．该反应的离子方程式是3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑；最后再用H₂SO₄处理得到Br₂，该反应的离子方程式是5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据根据SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易转化为沉淀而被除去，以及根据不能产生新杂质的要求排序，前面加入的过量溶液应用后加入的溶液除去，最后加入适量的溶液；
（2）①电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，发生失电子的氧化反应；阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阴离子不能通过；
②氯化镁失水发生水解生成氢氧化镁沉淀，为防止水解应在氯化氢气流中加热脱水；
（3）苦卤中通入Cl₂已经置换出Br₂，吹出后用SO₂吸收转化为Br^-再用Cl₂置换是为了富集溴元素，在自发进行的氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性；
（4）吹出Br₂后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO₂放出，生成溴化钠和溴酸钠，在酸溶液中会反应归中反应．

解答 解：（1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na₂CO₃溶液能除去过量的BaCl₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl₂溶液再加Na₂CO₃溶液，最后加入盐酸，所以正确顺序为：BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl，
故答案为：BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl；
（2）①阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电解电解饱和氯化钠时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极，如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸，且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯，电解饱和食盐水反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案为：阻止H₂与Cl₂发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl₂与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯；　2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
②氯化镁在水中乙发生水解，为抑制水解，氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水，故答案为：在HCl气流中加热脱水（防止MgCl₂水解）；
故答案为：防止MgCl₂水解；
（3）苦卤中通入Cl₂已经置换出Br₂，吹出后用SO₂吸收转化为Br^-再用Cl₂置换是为了富集溴元素，第一次吹出的Br₂浓度太低，分离浪费原料，SO₂吸收主要起到富集作用，在自发进行的氧化还原反应中，还原剂的还原性大于还原产物的还原性，氧化剂氧化性大于氧化产物，
Cl₂+2 Br^-=Br₂+2Cl^-中还原性 Br^-＞Cl^-，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr中还原性SO₂＞Br^-，所以还原性强弱顺序是 SO₂＞Br^-＞Cl^-，氧化性强弱顺序为：Cl₂＞Br₂＞SO₂，
故答案为：第一次吹出的Br₂浓度太低，分离浪费原料，SO₂吸收主要起到富集作用　Cl₂＞Br₂＞SO₂
（4）吹出Br₂后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO₂放出，反应的离子方程式为：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑，生成溴化钠和溴酸钠，最后再用H₂SO₄处理得到Br₂，说明溴离子和溴酸根离子在酸溶液中发生氧化还原反应生成溴单质，反应的离子方程式为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；
故答案为：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑；5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O．

点评 本题考查了离子性质的应用，混合物除杂的实验方案分析，氧化还原反应的强弱规律应用，归中反应的分析判断，离子方程式的书写方法，题目难度中等．