题目内容

8．以海水为原料可以提取金属镁，图是某工厂从海水中提取镁的主要步骤．讨论以下相关问题

（1）在海水提镁的过程中如何实现对镁离子的富集 有三个学生提出自己的观点．
学生甲的观点：直接往海水中加入沉淀剂．
学生乙的观点：利用晒盐后的苦卤水，再加入沉淀剂．
学生丙的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂．
通过分析比较你认为学生乙的观点正确（填学生序号）．
（2）为了使镁离子沉淀下来，充分利用当地的贝壳（主要成分为碳酸钙）资源获得沉淀剂，加入的试剂①是Ca（OH）2（填化学式）．写出由贝壳制取试剂①的相关化学方程式：CaCO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑，CaO+H2O═Ca（OH）2；
（3）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是D（填标号字母）
A．蒸馏     B．分液   C．萃取    D．过滤
（4）加入的试剂②是HCl（填化学式）．工业过程中常常将蒸发结晶后的氯化镁水合物晶体再置于HCl气流中加热获得无水MgCl2，其目的是抑制水解，得到纯净的无水氯化镁．
（5）写出由无水MgCl2制取金属镁的化学方程式MgCl2（熔化） $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ Mg+Cl2↑．

分析 根据题中工业流程图可知，海水中加入碱，使镁离子沉淀，过滤得到氢氧化镁，氢氧化镁溶于盐酸得氯化镁溶液，氯化镁溶液在酸性条件下蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到氯化镁晶体，在氯化氢气流中加热得无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可得镁．
（1）可以比较三个观点的优点和缺点，综合分析；
（2）从氯化镁转化为氢氧化镁的方法以及原料的成本来思考，为了使镁离子沉淀下来，充分利用当地的贝壳（主要成分为碳酸钙）资源获得沉淀剂，加入的试剂①是氢氧化钙，贝壳制取试剂①是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙溶于水生成氢氧化钙；
（3）分离固体和溶液的方法为过滤；
（4）氢氧化镁转化为氯化镁，需要加入盐酸反应，氯化镁水合物晶体再置于HCl气流中加热获得无水MgCl2，是抑制氯化镁水解生成氢氧化镁；
（5）工业上制取单质镁的方法是电解熔融氯化镁；

解答 解：（1）学生甲与其他观点相比，海水中镁离子浓度小，使用的沉淀剂的量较大，且不利于收集氢氧化镁，因此学生甲的观点不正确，原因是：海水中镁离子浓度小，沉淀剂的用量大，不利于镁离子的沉淀；
学生乙与学生丙相比，利用晒盐后的苦卤，节约能源，成本低；与学生甲相比镁离子浓度高，有利于镁元素的富集．因此学生乙的观点正确，因为：镁离子富集浓度高，成本低．
学生丙与其他观点相比，高温蒸发海水，消耗的能源多，成本太高．因此学生丙的观点不正确，原因是：能源消耗大，海水的综合利用低，成本高；
故答案为：乙；
（2）因碳酸钙高温分解得到氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙能与氯化镁反应生成氢氧化镁，加入的试剂①是Ca（OH）2，由贝壳制取试剂①的相关化学方程式：CaCO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑； CaO+H2O═Ca（OH）2，
故答案为：Ca（OH）2； CaCO3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑； CaO+H2O═Ca（OH）2；
（3）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是过滤分离混合物，故选D，
故答案为：D；
（4）要使氢氧化镁转化为氯化镁，则需要加入盐酸反应，即试剂②是盐酸，工业过程中常常将蒸发结晶后的氯化镁水合物晶体再置于HCl气流中加热获得无水MgCl2，其目的是抑制水解，得到纯净的无水氯化镁，
故答案为：HCl；抑制水解，得到纯净的无水氯化镁；
（5）工业制取镁时，电解熔融状态的氯化镁，MgCl2$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑，
故答案为：，MgCl2$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑．

点评 本题从物质转化、化学反应、方法的优劣、海水提取镁的过程等来分析判断，通过本题要学会怎样评价不同方法的优劣，从而选择出最佳方法，工业流程的原理和实验操作，题目难度中等．

练习册系列答案
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14．正确认识铁制品的电化学腐蚀与防护方法的是（　　）
A．铁制品腐蚀时既可作正极也可作负极
B．铁制品腐蚀时铁电极发生反应为：Fe-3e-=Fe2+
C．铁制品腐蚀时或发生析氢腐蚀或发生吸氧腐蚀
D．铁制品连接电源正极可防止腐蚀
19．实验表明，H2可以还原氮的氧化物，如：2H2（g）+2NO（g）?N2（g）+2H2O （g）．在四个相同的恒容密闭容器中，分别控制四种不同的条件使之发生上述反应，H2的起始浓度为1.5mol•L-1，N2（g、H2O（g）的起始浓度均为0．实验测得NO的浓度随反应时间的变化如图所示（四种不同的柱状图代表四种不同条件下NO的浓度，其中实验2和实验3中NO的起始浓度在柱状图中均未画出，假设分别为c1和c2）．

（1）比较实验1与实验2达到平衡时的柱状图可推测，在实验2中NO的起始浓度c1=（填“＞”“＜”或“=”）1mol•L-1，实验2中隐含的条件是催化剂．
（2）在40-60min内实验1中NO的平均反应速率为v1，实验3中NO的反应速率为v3，则v1 ＜ v3，且c2=1.0mol•L-1．（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）比较实验1和实验4，可推测该反应是放热（填“吸热”或“放热”）反应．
16．现有浓度均为0.1mol•L-1的下列溶液：①硫酸、②醋酸、③氢氧化钠、④氯化铵、⑤醋酸铵、⑥硫酸氢铵、⑦氨水．请回答下列问题：
（1）溶液④呈酸性（填“酸”“碱”或“中”），其原因是NH${\;}_{4}^{+}$+H2O?NH3•H2O+H+ （用离子方程式表示）．
（2）①、②、③、④四种溶液中由水电离出的H+浓度由大到小的顺序是（填序号）④②③①．
（3）④、⑤、⑥、⑦四种溶液中NH4+浓度由大到小的顺序是（填序号）⑥④⑤⑦．
（4）已知NH4A溶液为中性，又知HA溶液加到Na2CO3溶液中有气体放出，试推断（NH4）2CO3溶液的pH＞7（填“＞”、“＜”或“=”）；
（5）NH4Cl溶于重水（D2O）后，产生的一水合氨和水合氢离子均正确的是C 
A．NH2D•H2O和D3O+  B．NH3•D2O和HD2O+  C．NH3•HDO和D3O+ D．NH2D•HDO和H2DO+．
3．一种炔抑制剂的合成路线如图：

①化合物A的核磁共振氢谱有4种峰．
②化合物C中含氧官能团的名称是酯基、醚键．
③鉴别化合物B和C最适宜的试剂是三氯化铁溶液．
④A→B的反应类型是取代反应．
⑤B的同分异构体很多，写出一种符合下列条件的异构体的结构简式：（中的一种）．
a．苯的衍生物 b．含有羧基和羟基 c．分子中无甲基．
13．海洋中有丰富的资源，如图为海水利用的部分过程．
（1）粗盐中含有少量Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质离子，实验室提纯该粗盐的流程如下：
粗盐溶解$\stackrel{加入试剂}{→}$ $\stackrel{过滤}{→}$滤液$\stackrel{适量盐酸}{→}$ $\stackrel{蒸发、结晶、烘干}{→}$纯NaCl
提供的试剂有：
a．饱和Na2CO3溶液 b．饱和K2CO3溶液 c．NaOH溶液 d．BaCl2溶液 e．Ba（NO3）2溶液
欲除去粗盐溶液中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-离子，需依次加入三种试剂，顺序依次为（填序号）c d a或dca；
（2）氯碱工业是电解饱和食盐水，写出化学反应方程式2NaCl+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑．
（3）海水提取的镁及其化合物具有广泛用途，请回答有关镁的下列问题：
①单质镁在空气中燃烧的主要产物是白色MgO，还生成少量的Mg3N2（填化学式）；
②写出镁在CO2中燃烧的化学方程式2Mg+CO2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2MgO+C．
20．已知2SO2（g）+O2（g）═2SO3（g）反应过程的能量变化如图1所示．已知1mol SO2（g）氧化为1mol SO3的△H=-99kJ/mol．请回答下列问题：

（1）图中A、C分别表示反应物总能量；生成物总能量，E的大小对该反应的反应热有无影响？无
（2）该反应通常用V2O5作催化剂，V2O5的催化循环机理可能为：V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化．写出该催化循环机理的化学方程式为SO2+V2O5=SO3+2VO2、4VO2+O2=2 V2O5 ．
（3）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图2所示，电极A、B为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
①该原电池的B为负极 （填“正极”、“负极”），其电极反应式为SO2-2e-+2H2O=SO42-+4H+
②电解质溶液中H+通过质子膜向右（填“向左”“向右”、“不”）移动．
③电池总反应式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 ．
17．工业上把海水先进行氧化，再吸收溴，达到富集溴的目的．吸收工艺常用的方法是用热空气吹出Br2，用SO2做还原剂吸收Br2，其反应的化学方程式为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4．另一种方法是用纯碱溶液代替SO2吸收溴，氧化产物和还原产物分别是NaBrO3和NaBr，请写出该反应的离子方程式3CO32-+3Br2=BrO3-+5Br-+3CO2．
11．能正确表示下列反应的离子方程式是（　　）
A．用过量氨水吸收工业尾气中的SO2：NH3•H2O+SO2═NH4++HSO3-
B．氯化钠固体与浓硫酸混合加热：2H++H2SO4+2Cl-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$SO2↑+Cl2↑+2H2O
C．氧化亚铁溶于稀硝酸：3 Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O
D．0.01 mol•L-1 NH4Al（SO4）2溶液与0.02 mol•L-1Ba（OH）2溶液等体积混合：NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═2BaSO4↓+Al（OH）3↓+NH3•H2O

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