题目内容
19.将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一.一般是先将海水淡化,再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品.(1)海水提取镁的一段工艺流程如图:
浓海水的主要成分如表:
| 离子 | Na+ | Mg2+ | Cl- | SO42- |
| 浓度/(g•L-1) | 63.7 | 28.8 | 144.6 | 46.4 |
(2)采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁,发生反应的化学方程式为MgCl2(熔融)$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl2↑;电解时,若有少量水存在会造成产品镁与水在高温下反应生成碱与氢气,该反应的化学方程式Mg+2H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Mg(OH)2+H2↑.
(3)如图所示:海水经过晒盐后得到粗盐和苦卤,粗盐中还含有Ca2+、Mg2+、SO42-等可溶性杂质,以下是某化工厂进行粗盐提纯的示意图:
过量试剂①②③的顺序也可调整为②①③,过滤后可得到四种沉淀的化学式为Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3;在利用粗盐制备精盐过程中,加入适量盐酸的目的是除去溶液中含有的NaOH,Na2CO3(填物质的化学式).
(4)利用井盐和合成氨生产的氨气及二氧化碳生产纯碱的“联合制碱法”是由我国著名化学家侯德傍先生发明的,其氯化钠的利用率高达96%.其原理流程如图所示:
①氨极易溶于水,向饱和食盐水通入氨气可得到饱和食盐水和氨水的混合盐水(称为氨盐水),氨盐水比食盐水更容易吸收二氧化碳,其原因是氨盐水显碱性;
②写出氯化铵溶液与熟石灰反应的化学方程式2NH4Cl+Ca(OH)2═CaCl2+2H2O+2NH3↑.
分析 (1)工艺流程合成步骤中加入石灰乳,沉降后,将过滤后的滤液进行脱硫,应是用钙离子沉淀硫酸根离子生成硫酸钙沉淀,产品1为硫酸钙,合成得到氢氧化镁沉淀,故过滤后干燥的产品2为氢氧化镁,计算1L溶液中Mg2+的质量,根据Mg2+~Mg(OH2计算氢氧化镁的质量;
(2)电解熔融氯化镁得到Mg与氯气;电解时,若有少量水存在,Mg与水反应生成氢氧化镁与氢气,会造成产品镁的消耗.
(3)根据使溶液结晶的方法和原里.除去粗盐中含有的 Mg2+、Ca2+、SO42-可溶性杂质的方法:加入过量BaCl2,去除硫酸根离子;加入过量NaOH(去除镁离子);加入过量Na2CO3(去除钙离子及BaCl2中的钡离子);加入适量HCl(除去过量NaOH,Na2CO3);结合除杂原理进行分析;
(4)氨水显碱性,有利于吸收二氧化碳气体;
氯化铵能和氢氧化钙反应生成氯化钙、水和氨气.
解答 (1)工艺流程合成步骤中加入石灰乳,沉降后,将过滤后的滤液进行脱硫,用Ca2+沉淀SO42-生成CaSO4沉淀,离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,采用过滤的方法得到产品1为CaSO4,滤液中加入石灰乳,发生反应为MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2,合成中应得到Mg(OH)2沉淀,过滤、干燥的产品2为Mg(OH)2,溶液中m(Mg2+)=1L×28.8g/L=28.8g,
Mg2+~Mg(OH)2
24g 58g
28.8g m[Mg(OH)2]
m[Mg(OH)2]=28.8g×$\frac{58g}{24g}$=69.6g,
(2)电解熔融氯化镁得到Mg与氯气,电解反应方程式为:MgCl2(熔融)$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl2↑;电解时,若有少量水存在,Mg与水反应生成氢氧化镁与氢气,会造成产品镁的消耗,反应方程式为:Mg+2H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Mg(OH)2+H2↑,
(3)根据粗盐中去除可溶性杂质,含有 Mg2+、Ca2+、SO42-的方法:
溶解:加入过量BaCl2(去除硫酸根离子):SO42-+Ba2+=BaSO4↓;
加入过量NaOH(去除镁离子):Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓;
加入过量Na2CO3(去除钙离子及BaCl2中的钡离子):Ca2++CO32-=CaCO3↓; Ba2++CO32-=BaCO3↓;
根据除杂的原理“不增、不减、不增”,可知①②顺序可以反,②③顺序不能反.①②③的顺序也可调整为②①③;
过滤后可得到四种沉淀的为Mg(OH)2↓;BaSO4↓;CaCO3↓; BaCO3↓;
过滤:向滤液中加入适量HCl除去过量NaOH,Na2CO3;
(4)①氨盐水比食盐水更容易吸收二氧化碳,其原因是氨盐水显碱性.故答案为:②氯化铵能和氢氧化钙反应生成氯化钙、水和氨气,反应的化学方程式为:
2NH4Cl+Ca(OH)2═CaCl2+2H2O+2NH3↑.
故答案为:(1)CaSO4; MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCl2;69.6;
(2)MgCl2(熔融)$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl2↑;Mg+2H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Mg(OH)2+H2↑.
(3)②①③;Mg(OH)2、BaSO4、CaCO3、BaCO3;NaOH,Na2CO3;
(4)①氨盐水显碱性.②2NH4Cl+Ca(OH)2═CaCl2+2H2O+2NH3↑.
点评 本题考查海水资源开发利用、氧化还原反应计算、电解原理等,是对基础知识的综合运用,需要学生具备扎实的基础,难度中等
| A. | 燃烧需要与与氧气接触,且温度达到着火点 | |
| B. | 测定空气中氧气含量 | |
| C. | 比较二氧化锰与氧化铁的催化效果 | |
| D. | 实验室制取氧气可以控制反应的开始与停止 |
| A. | 滤渣中至少含有两种金属 | |
| B. | 反应后得到滤渣的质量一定大于反应前加入的镁粉的质量 | |
| C. | 向滤渣中加入一定量稀盐酸,可能有气体生成 | |
| D. | 滤液中一定含有硝酸镁 |
【提出问题】铁与硫酸溶液反应生成的气体为什么有刺激性气味?
【查阅资料】(1)铁在加热条件下与浓硫酸发生反应:
Fe+6H2SO4(热、浓)═Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
(2)SO2可使品红溶液的红色褪去.
(3)SO2是一种能与碱溶液发生反应的非金属氧化物.
【进行猜想】铁与不同浓度的硫酸溶液反应,生成的气体中可能有二氧化硫.
【实验探究】小组同学用图甲所示装置进行实验,并将E中收集到的气体进行如图乙所示的爆鸣实验.
三组实验后将记录的实验现象和对A中气体成分的分析制成表格,请补充未填入的实验现象.
| A中浓硫酸浓度 | 实验现象 | A中生成 气体成分 | |||
| B中品红溶液 | D中品红溶液 | 爆鸣实验 | |||
| 实验Ⅰ | 98% | ① | 不褪色 | 无爆鸣声 | 只有SO2 |
| 实验Ⅱ | 45% | 稍有褪色 | 不褪色 | 有爆鸣声 | ② |
| 实验Ⅲ | 20% | 不褪色 | 不褪色 | 有爆鸣声 | 只有H2 |
【交流反思】实验Ⅰ中D装置的作用是检验二氧化硫是否被氢氧化钠溶液完全吸收.
【拓展延伸】小明又将A装置进行了如图丙所示的改进,该装置的优点是能够形成液封,防止生成的气体逸出并且平衡试管内外的压强,防止停止加热时液体倒吸入试管.
| A. | 氢气可用作燃料 | B. | 氮气作保护气 | ||
| C. | 稀有气体可制成电光源 | D. | 氧气用作医疗急救 |
| A. | 氧气易溶于水 | B. | 食物腐败不需要氧气 | ||
| C. | 氧气能与大多数金属反应 | D. | 用氧气供给呼吸,不属于缓慢氧化 |