题目内容
20.海水是巨大的资源宝库,海水淡化及其综合利用具有重要意义.完成下列填空:
(1)氯碱工业主要以食盐为原料.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列操作,正确的操作顺序是AD.
①过滤;②加过量的NaOH溶液;③加适量的盐酸;④加过量的Na2CO3溶液;⑤加过量的BaCl2溶液
A.②⑤④①③B.①④②⑤③C.④②⑤①③D.⑤②④①③
(2)在实验室中可以用萃取的方法提取溴,可选用的试剂是CCl4或苯,所用主要仪器的名称是分液漏斗.
(3)步骤Ⅰ中用硫酸酸化可提高Cl2利用率的原因是酸化可抑制Cl2、Br2与水反应.
(4)步骤II反应的离子方程式Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-.
(5)海水提溴蒸馏过程中,温度应控制在80~90℃,温度过高或过低都不利于生产,请解释原因温度过高,大量水蒸气随之排出,溴气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低.
(6)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,可选用MgCl2溶液进行洗涤除去.如直接加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,你不同意(选填“同意”,“不同意”)该说法理由是MgO熔点很高,熔融时耗能高,增加生产成本.(注:氧化镁删去熔点2852℃,沸点3600℃氯化镁删去熔点714℃,沸点1412℃)
分析 流程分析海水晒盐后得到粗盐,淡水,粗盐提纯除去所含杂质Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,得到精盐,电解制备氯气;母液中主要是溴离子和镁离子,通入氯气氧化溴离子为溴单质,吹出后和二氧化硫气体通入水中得到卤水溶液和溴化氢溶液,富集溴,适量氯气氧化溴化氢为溴单质;含氯化镁的溶液中加入贝壳高温分解生成的氧化钙溶于水生成的氢氧化钙石灰乳,沉淀镁离子,过滤后在沉淀中加入盐酸溶解,通过浓缩蒸发,冷却结晶过滤洗涤得到氯化镁晶体,失水得到氯化镁固体,电解得到镁;
(1)除杂时为了把杂质除净除杂试剂需过量,除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-分别选用Na2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液,前两中试剂可以用适量的盐酸除去,BaCl2溶液只能放在加入Na2CO3溶液步骤前面,用其除去,注意加盐酸前过滤除去沉淀,故操作顺序为②⑤④①③或⑤②④①③;
(2)萃取试剂不能与水互溶且被提取的物质在试剂中的溶解度要远大于在水中的溶解度,实验在分液漏斗中进行;
(3)Cl2、Br2与水反应是可逆反应,酸化可抑制Cl2、Br2与水反应;
(5)温度过高,大量水蒸气随水排除出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,吸收率低.
(6)选用MgCl2溶液,使Ca(OH)2转化为Mg(OH)2,同时洗去杂质;MgO熔点很高,熔融时耗能高,增加生产成本,故不用电解熔融MgO制金属镁.
解答 解:(1)Ca2+用碳酸钠转化为沉淀、Mg2+用NaOH转化为沉淀、SO42-用氯化钡溶液转化为沉淀,然后再利用过滤方法除去所有沉淀,必须先除去Mg2+或SO42-,然后再除去Ca2+,因为碳酸钠中碳酸根离子易被盐酸除去,所以在 氢氧化钠或氯化钡之后再加碳酸钠溶液,过滤后再加盐酸除去过量的、NaOH和碳酸钠,所以除杂顺序是②⑤④①③或⑤②④①③,
故选AD;
(2)溴在CCl4或苯中的溶解度大于在水溶液中的溶解度,这两种物质和溴都不反应,和水不互溶,所以选取萃取剂为CCl4或苯,萃取使用仪器为分液漏斗,
故答案为:CCl4或苯;分液漏斗;
(3)Cl2+H2O?HCl+HClO、Br2+H2O?HBr+HBrO,用酸酸化时,溶液中氢离子浓度增大抑制Cl2、Br2与水反应,所以用硫酸酸化可提高Cl2利用率,
故答案为:酸化可抑制Cl2、Br2与水反应;
(4)溴具有强氧化性,二氧化硫具有还原性,二者在水溶液里发生氧化还原反应生成硫酸和氢溴酸,离子反应方程式为Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-,
故答案为:Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-;
(5)在溴水中,溴的沸点是58.5°C,水的是100°C,温度过高,大量水蒸气随之排出,溴气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低,
故答案为:温度过高,大量水蒸气随之排出,溴气中水分增加;温度过低,溴不能完全蒸出,产率低;
(6)Ca(OH)2属于微溶物、Mg(OH)2属于难溶物,Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2,用MgCl2溶液进行洗涤,使Ca(OH)2转化为难溶物Mg(OH)2从而除去Ca(OH)2;MgO熔点很高,电解熔融氧化镁需要消耗较高的能量,从而增加成本,工业上用电解熔融氯化镁冶炼Mg,
故答案为:MgCl2;不同意;MgO熔点很高,熔融时耗能高,增加生产成本.
点评 本题考查了海水资源及其利用,涉及金属的冶炼、物质的分离和提纯、氧化还原反应等知识点,能从总体上分析工艺流程图,知道每一步发生的反应或操作方法,熟悉常见物质的分离方法,注意(1)中除杂剂滴加顺序,为学习易错点,题目难度中等.
| A. | v(NH3)=0.6 mol•L-1•min-1 | B. | v(N2)=0.005 mol•L-1•s-1 | ||
| C. | v(H2)=0.9 mol•L-1•min-1 | D. | v(NH3)=0.02 mol•L-1•s-1 |
| A. | O2与O3 | B. | ${\;}_{1}^{1}$H与${\;}_{1}^{2}$H | ||
| C. | CH3CH3与CH3CH2 CH3 | D. | CH3CH2CH2CH3与 |
| A. | 将铝表面的氧化物溶于NaOH溶液:Al2O3+2OH-+3H2O═2Al(OH)3↓ | |
| B. | 碳酸氢钠的水解:HCO3-+H2O?H3O++CO32- | |
| C. | 500℃、30MPa下,将0.5mol N2和1.5mol H2置于密闭的容器中充分反应生成NH3(g).放热19.3kJ,其热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-38.6KJ/mol | |
| D. | 甲烷的标准燃烧热为-890.3kJ•mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H=-890.3kJ•mol-1 |
| A. | 氯化钠溶液在电流作用下电离成钠离子和氯离子的过程叫电离 | |
| B. | 凡溶于水后能电离出氢离子的化合物都是酸 | |
| C. | 二氧化碳溶于水后能导电,故二氧化碳属于电解质 | |
| D. | 硫酸钡难溶于水,但溶解部分完全电离,故硫酸钡是强电解质 |