Question

13．溴是海水中的重要元素，地球上99%的溴元素以Br^-的形式存在于海水中．目前，从海水中提取的溴占世界溴年生产总量的$\frac{1}{3}$左右．某学研究性性小组在实验室中模拟海水提溴的过程“氧化-富集-提纯”，设计了如图所示的实验．

回答下列问题：
（1）装置中的水浴是热水浴（填“热水浴”或“冷水浴“）；装置Ⅰ中通入两种气体的作用分别是氯气氧化溴离子；空气将Br₂吹出到装置Ⅱ中．
（2）装置Ⅱ中的S0₂完全反应后，未通入Cl₂前，溶液中主要离子浓度大小顺序为c（H⁺）＞c（Br^-）＞c（SO₄^2-）．
（3）从装置II中分离出Br₂的实验操作步骤是：拆除装置、选择萃取剂萃取、分液、蒸馏．
（4）如果将装置Ⅱ中的吸收剂改为Na₂CO₃溶液，其勾Br₂反应得到NaBr、NaBrO₃，和CO₂，反应的化学方程式为3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，将产生的CO₂通入足量澄清石灰水中，得到lg白色沉淀；然后再将吸收Br₂的溶液用足量硫酸处理得到Br₂单质，则反应的离子方程式为5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，理论上可以得到Br₂的质量为1.6g．
（5）装置Ⅲ中盛装的试剂是氢氧化钠溶液．
（6）整套实验装置中仪器连接的橡皮塞用铝箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口相互紧靠，其原因是溴蒸气会腐蚀橡皮塞和橡皮管．

Answer 1

分析 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；模拟海水提溴的过程：“氧化-富集-提纯”，装置1：溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出Br₂，装置2：SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，装置3：氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以C装置是尾气处理装置，
（1）为使溴单质挥出，水浴加热为热水浴，氯气氧化溴离子生成溴单质，通入空气吹出生成的溴单质；
（2）装置Ⅱ中的SO₂完全反应后，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，溶液中主要为氢离子、硫酸根离子、溴离子；
（3）分离出溴水中的溴，可用萃取的方法，选择萃取剂可选择四氯化碳，进行萃取分液；
（4）用Na₂CO₃溶液吸收吹出的Br₂，生成物有溴化钠和溴酸钠及无色气体二氧化碳放出，化学反应为：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，因Br^-和BrO₃^-在酸性条件下发生归中反应生成Br₂：5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，结合化学方程式定量关系计算得到溴单质质量；
（5）氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应；
（6）溴能腐蚀橡皮管和橡皮塞，使橡皮老化．

解答 解：（1）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，所以水浴用热水浴，装置Ⅲ：氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以C装置是尾气处理装置，通常盛放氢氧化钠，装置Ⅰ：Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，该反应氧化剂为Cl₂，装置Ⅱ：SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，氧化剂为Br₂，同时发生Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，氧化剂为Cl₂，装置Ⅰ的作用是富集溴，溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出Br₂，
故答案为：热水浴；氯气氧化溴离子；空气将Br₂吹出到装置Ⅱ中；
（2）装置Ⅱ中的SO₂完全反应后，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，溶液中主要为氢离子、硫酸根离子、溴离子，根据方程式可知，主要离子浓度大小顺序是：c（H⁺）＞c（Br^-）＞c（SO₄^2-），
故答案为：c（H⁺）＞c（Br^-）＞c（SO₄^2-）；
（3）分离出溴水中的溴，可用萃取的方法，选择萃取剂可选择四氯化碳，进行萃取分液，取下层液体，然后进行蒸馏，分离出溴单质，
故答案为：萃取；蒸馏；
（4）用Na₂CO₃溶液吸收吹出的Br₂，生成物有溴化钠和溴酸钠及无色气体二氧化碳放出，化学反应为：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，因Br^-和BrO₃^-在酸性条件下发生归中反应生成Br₂：5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，离子方程式为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，将产生的CO₂通入足量澄清石灰水中，得到lg白色沉淀为碳酸钙，物质的量=$\frac{1g}{100g/mol}$=0.01mol，
3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，定量关系可知生成3mol二氧化碳，过程中生成溴单质3mol，理论上可以得到Br₂的质量=0.01mol×160g/mol=1.6g，
故答案为：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑；5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；1.6g；
（5）装置Ⅲ：氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以C装置是尾气处理装置，盛装的试剂是氢氧化钠溶液，
故答案为：氢氧化钠溶液；
（6）溴能腐蚀橡皮管和橡皮塞，与橡胶中的碳碳双键发生加成反应而使橡皮老化，
故答案为：溴蒸气会腐蚀橡皮塞和橡皮管．

点评 本题考查海水资源及其综合利用、溴单质的制备、富集过程中分析判断，掌握海水中提溴原理及流程是解答关键，考查了学生分析能力、知识综合应用能力，题目难度中等．