Question

4．我国有广阔的海岸线，海水综合利用大有可为．海水中Br^-含量为65mg•L^-1，从海水中提取溴的工业流程如下：

（1）以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是：富集溴元素．
（2）步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br₂，利用了溴的C（填序号）．
A．氧化性      B．还原性       C．挥发性      D．腐蚀性
（3）以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填入适当的化学计量数：
3Br₂+3CO₃^2-═1BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑
（4）上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏．写出溴蒸气与二氧化硫水溶液反应的离子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；．
（5）实验室从溴水中分离出溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是BD（填序号）．
A．乙醇        B．四氯化碳     C．裂化汽油        D．苯
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工业溴1t，至少需要海水2.0×10⁴m³．
（7）上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏．写出溴与二氧化硫水溶液反应的离子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．

Answer 1

分析 根据流程分析可知：海水通过晒盐得到氯化钠和卤水，卤水加入氧化剂氯气氧化溴离子为单质溴，得到低浓度Br₂的溶液，通入热空气或水蒸气吹出Br₂，用纯碱溶液吸收得到含Br^-和BrO₃^-的混合溶液，再利用酸溶液中溴酸根离子和溴离子发生氧化还原反应得到溴单质，蒸馏利用的是溴单质的易挥发性，
（1）步骤Ⅰ中已获得游离态的溴浓度很低，步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素；
（2）溴单质具有易挥发性；
（3）根据反应物、生成物，结合转移电子守恒、原子守恒配平方程式；
（4）溴具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，二者在水溶液中混合易发生氧化还原生成氢溴酸和硫酸；
（5）萃取剂的选取标准：萃取剂和溶质不反应、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度、萃取剂和原溶剂不互溶；
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工业溴1t，计算含溴离子的质量，海水中Br^-含量为65mg•L^-1，计算得到海水的体积，注意单位换算；
（7）溴具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，二者在水溶液中混合易发生氧化还原生成氢溴酸和硫酸．

解答 解：（1）步骤Ⅰ中已获得游离态的溴浓度很低，如果直接蒸馏，生产成本较高，不利于工业生产，步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素，降低成本，
故答案为：富集溴元素；
（2）溴易挥发，步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br₂，就是利用溴的挥发性，故选C，
故答案为：C；
（3）该反应中Br元素化合价由0价变为-1价、+5价，其最小公倍数是5，再结合原子守恒或电荷守恒得方程式为3Br₂+3CO₃^2-═BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑，
故答案为：3；3；1；5；3；
（4）上述流程中吹出的溴蒸气，也可以用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏．溴与二氧化硫水溶液反应生成硫酸和溴化氢，反应的化学方程式为：Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，离子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-； 
（5）萃取剂的选取标准：萃取剂和溶质不反应、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度、萃取剂和原溶剂不互溶，
A．乙醇易溶于水，所以不能作萃取剂，故A错误；
B．四氯化碳符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故B正确；
C．裂化汽油和溴能发生加成反应，所以不能作萃取剂，故C错误；
D．苯符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故D正确；
故答案为：BD；
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工业溴1t，含溴元素质量=1t×65%×2=1.3t=1.3×10⁹mg，海水中Br^-含量为65mg•L^-1，溴元素守恒，则海水的体积=$\frac{1.3×1{0}^{-9}mg}{65mg/L}$=2.0×10⁷L=2.0×10⁴m³，
故答案为：2.0×10⁴；
（7）溴具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，二者在水溶液中混合易发生氧化还原生成氢溴酸和硫酸，反应的离子方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，涉及萃取剂的选取、氧化还原反应、方程式的配平等知识点，从整体上分析流程，知道每一步可能发生的反应及基本操作，再结合基本概念、基本理论是解答关键，题目难度中等．