Question

10．海水中有非常丰富的化学资源，从海水中可提取多种化工原料．某工厂对海水资源综合开发利用的部分工艺流程图如下．回答下列问题：

（1）化学实验中常用到与海水晒盐原理相同的操作名称是蒸发结晶，必需的仪器有铁架台（含铁圈）、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯．
（2）精制食盐水时下列物质中，不必用到的有③⑤⑦．
①NaOH溶液②盐酸③K₂CO₃溶液④BaCl₂溶液⑤硫酸⑥Na₂CO₃溶液⑦Ba（NO₃）₂溶液
（3）下列说法错误的是D
A．海水中的镁、溴、碘元素都处于化合态
B．步骤②④中通入Cl₂能制得单质溴，因为Cl₂的氧化性比Br₂强
C．步骤③中鼓入热空气分离出Br₂，利用了Br₂的挥发性
D．步骤⑤发生反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓
（4）步骤②中已获得Br₂，步骤③中又将Br₂还原为Br，其目的为富集溴元素．
（5）步骤③反应的离子方程式为Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；该步骤也可以采用纯碱吸收，反应方程式：3Br₂+6Na₂CO₃+3H₂O═5NaBr+NaBrO₃+6NaHCO₃，当转移3.01×10²³个电子时，吸收Br₂的物质的量为0.3mol．
（6）若步骤⑤所得Mg（OH）₂沉淀中混有Ca（OH）₂杂质，写出除去杂质的实验步骤．加入MgCl₂溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤．

Answer 1

分析 海水通过晒盐得到粗盐，精制后电解饱和食盐水是氯碱工业，制备氯气、烧碱；得到苦卤中主要是含有氯化镁，苦卤中加入氯气氧化溴离子得到溴单质，通过萃取分液方法得到低浓度的溴单质，通入热空气吹出溴单质，用二氧化硫水溶液吸收得到含HBr的溶液再通入氯气氧化溴离子为溴单质富集溴元素，得到溶液中加入氢氧化钙沉淀分离出氢氧化镁沉淀，氢氧化镁用盐酸溶解得到氯化镁溶液，蒸发浓缩冷却结晶得到氯化镁晶体，电解熔融氯化镁得到镁，
（1）海水晒盐原理是利用氯化钠溶解度随温度变化不大，可以蒸发结晶的方法得到溶质，蒸发结晶是用酒精灯加热蒸发皿中的溶液得到溶质晶体；
（2）可以加入过量NaOH（去除镁离子和铁离子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入过量BaCl₂（去除硫酸根离子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入过量Na₂CO₃（去除钙离子的多余的钡离子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，用盐酸除掉过量的CO₃^2-、OH^-，以此分析；
（3）A．镁、溴、碘性质活泼；
B．因为Cl₂的氧化性比Br₂强，Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-；
C．利用了Br₂的挥发性得到溴蒸气；
D．步骤⑤发生反应是加入石灰乳不能拆成离子
（4）溴和二氧化硫发生反应Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，再向含有HBr的溶液中通入适量氯气蒸馏得到溴单质，可起到富集溴元素的目的；
（5）步骤③反应是溴单质和二氧化硫反应生成硫酸和溴化氢，3Br₂+6Na₂CO₃+3H₂O═5NaBr+NaBrO₃+6NaHCO₃，反应中电子转移5mol，吸收Br₂的物质的量为3mol，当转移3.01×10²³个电子时物质的量=$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}}$=0.5mol，计算吸收Br₂的物质的量；
（6）溶度积常数大的物质向溶度积常数小的物质转化，氢氧化钙的溶度积常数大于氢氧化镁，所以加入氯化镁溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤得到氢氧化镁固体．

解答 解：（1）海水晒盐原理是利用氯化钠溶解度随温度变化不大，可以蒸发结晶的方法得到溶质，必需的仪器有铁架台（含铁圈）、蒸发皿，玻璃棒，酒精灯，
故答案为：蒸发结晶；蒸发皿；玻璃棒；酒精灯；
（2）精制食盐水时，可以加入过量NaOH（去除镁离子和铁离子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入过量BaCl₂（去除硫酸根离子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入过量Na₂CO₃（去除钙离子的多余的钡离子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，用盐酸除掉过量的CO₃^2-、OH^-，
因此用到的有①②④⑥，其他③⑤⑦的都用不到，
故答案为：③⑤⑦； 
（3）A．镁、溴、碘性质活泼，海水中的镁、溴、碘元素都处于化合态，故A正确；
B．步骤②④中通入Cl₂能制得单质溴，因为Cl₂的氧化性比Br₂强，Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，故B正确；
C．步骤③中鼓入热空气分离出Br₂，利用了Br₂的挥发性得到溴蒸气，故C正确；
D．步骤⑤发生反应是加入石灰乳不能拆成离子，反应的离子方程式为：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+Ca²⁺，故D错误；
故答案为：D；
（4）步骤I中已获得Br₂，步骤II中又将Br₂还原为Br^-，步骤I中获取的溴浓度较小，所以其目的是富集溴元素，故答案为：富集溴元素；
（5）步骤③反应是溴单质和二氧化硫反应生成硫酸和溴化氢，Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，步骤③反应是溴单质和二氧化硫反应生成硫酸和溴化氢，3Br₂+6Na₂CO₃+3H₂O═5NaBr+NaBrO₃+6NaHCO₃，反应中电子转移5mol，吸收Br₂的物质的量为3mol，当转移3.01×10²³个电子时物质的量=$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}}$=0.5mol，计算吸收Br₂的物质的量0.3mol，
故答案为：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；  0.3mol；
（6）溶度积常数大的物质向溶度积常数小的物质转化，氢氧化钙的溶度积常数大于氢氧化镁，所以加入氯化镁溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤得到氢氧化镁固体，故答案为：加入MgCl₂溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用蒸馏水洗涤．

点评 本题考查物质的分离提纯，为高考常见题型，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，注意把握实验的原理和操作方法，难度中等．