题目内容

19．海水中蕴藏着丰富的资源，海水综合利用的流程图如下：


（一）某化学研究小组用图装置模拟步骤I电解食盐水（用铁和石墨做电极）．

（1）a电极材料是石墨（填铁、石墨），其电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑．
（2）当阴极产生11.2mL气体时（标准状况），该溶液的pH为12（忽略反应前后溶液体积的变化）．
（二）卤水中蕴含着丰富的镁资源，就MgCl2粗产品的提纯、镁的冶炼过程回答：已知MgCl2粗产品的溶液中含有Fe2+、Fe3+和Al3+．
下表是生成氢氧化物沉淀的pH：
物质Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3Mg（OH）2
开始沉淀pH2.78.13.89.5
完全沉淀pH3.79.64.811.0
（3）把MgCl2粗产品的溶液中的Fe2+转化为Fe3+，可选用的物质是ad（填序号，下同），加入e调节溶液的pH，充分反应后过滤，可得MgCl2溶液．
a．Cl2b．NaOH      c．MgO       d．H2O2       e．MgCO3
（4）步骤Ⅱ由MgCl2溶液获得MgCl2•6H2O的操作是：应在氯化氢气流中失水获得氯化镁晶体．
（5）海水经过处理后可以得到无水氯化镁，无水氯化镁是工业制取镁的原料．试写出电解熔融氯化镁制取金属镁的化学反应方程式MgCl2$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑．
（6）某化工厂生产过程中会产生含有Cu2+和Pb2+的污水．排放前拟用沉淀法除去这两种离子，根据下列数据，你认为投入Na2S（选填“Na2S”或“NaOH”）效果更好．
难溶电解质Cu（OH）2CuSPb（OH）2PbS
Ksp4.8×10-206.3×10-361.2×10-151.0×10-28
（三）制取工业溴：
（7）步骤Ⅳ中已获得Br2，步骤Ⅴ中又将Br2还原为Br-，其目的是富集溴元素．
（8）写出步骤Ⅴ用SO2水溶液吸收Br2的离子方程式：Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-．

分析 （一）（1）装置图中与直流电源正极连接的电极a为阳极，溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；
（2）阴极发生2H++2e-=H2↑，22.4mL为0.5×10-3mol氢气，
（二）（3）把MgCl2粗产品的溶液中的Fe2+转化为Fe3+，可选用的物质是过氧化氢或氯气，氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH除去，加入的试剂不引入新的杂质；
（4）氯化镁易水解，应在氯化氢气流中获得其晶体；
（5）由无水氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 MgCl2 $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑；
（6）根据题目中所给难溶电解质的Ksp，可知Cu2+和Pb2+的硫化物Ksp更小，更难溶；
（三）海水淡化后得到NaCl、母液、淡水，电解氯化钠溶液得到氯气，2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑，将氯气通入母液中发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，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，再结合物质的性质解答；
（7）富集溴元素；
（8）用SO2水溶液吸收Br2的反应发生氧化还原反应生成氢溴酸和硫酸．

解答 解：（一）（1）装置图中与直流电源正极连接的电极a为阳极，溶液中氯离子失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；
故答案为：石墨；2Cl--2e-=Cl2↑；
（2）阴极发生2H++2e-=H2↑，11，2mL为0.5×10-3mol氢气，则生成0.001molOH-，则c（OH-）=$\frac{0.001mol}{0.1L}$=0.01mol/L，溶液pH=12，故答案为：12；
（二）（3）把MgCl2粗产品的溶液中的Fe2+转化为Fe3+，可选用的物质是过氧化氢、氯气，氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH除去，加入的试剂不引入新的杂质应选择氧化镁，可用碳酸镁；
故答案为：ad；e；
（4）如果直接在空气中加热MgCl2•6H2O则Mg2+会水解的生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解，应在氯化氢气流中失水获得氯化镁晶体；
故答案为：应在氯化氢气流中失水获得氯化镁晶体；
（5）由无水氯化镁制取金属镁的化学反应方程式 MgCl2 $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑，故答案为：MgCl2 $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl2↑；
（6）根据题目中所给难溶电解质的Ksp，可知Cu2+和Pb2+的硫化物Ksp更小，更难溶；所以用Na2S除去污水中的Cu2+和Pb2+效果更好，故答案为：Na2S；
（三）海水淡化后得到NaCl、母液、淡水，电解氯化钠溶液得到氯气，2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑，将氯气通入母液中发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，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，
（7）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；
（8）溴具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，二者能发生氧化还原生成硫酸和氢溴酸，离子反应方程式为：Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-；
故答案为：Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-．

点评 本题考查物质的分离、提纯，涉及海水资源的开发和利用，涉及电解原理、氧化还原反应等知识点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，根据金属的活动性强弱与冶炼方法的选取、电解原理、物质的性质等知识点来分析解答，注意由带结晶水的氯化镁制取氯化镁的条件，为易错点，题目难度中等．

练习册系列答案
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