Question

13．海洋是一个巨大的化学资源宝库．海水综合利用的部分流程如下：
（1）粗盐中常含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质离子，可依次加入NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、盐酸试剂来进行提纯（填化学式）．

（2）由无水氯化镁制得金属镁的常用工业冶炼方法是电解法．
（3）某化学小组模拟工业流程从浓缩的海水中提取液溴，主要实验装置（夹持装置略去）及操作步骤如下（已知：Br₂的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性）：

i．连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通Cl₂至反应结束；
ii．关闭a、c，打开b、d，向A中鼓入足量热空气；
iii．进行步骤ii的同时，向B中通入足量SO₂；
iv．关闭b，打开a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl₂；
v．将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴．
①判断步骤i中反应已经结束的最简单方法为A中液面上方出现黄绿色气．
②装置A中的母液用硫酸酸化可提高Br₂的利用率，理由是酸化可抑制溴单质与水的反应．步骤ii中鼓入热空气的作用使A中生成的Br₂随空气流进入B中．
③综合分析步骤i、ii、iii、iv，这四步操作的最终目的为富集溴．
④此实验中尾气可c（填字母）吸收处理．
A．水　　　　　　B．浓硫酸　　　　　C．NaOH溶液　　　　　　D．饱和NaCl溶液
（4）若直接连接A与C，进行步骤i、ii，充分反应后，再向锥形瓶中滴加稀硫酸，经步骤v，也能制得液溴．滴加稀硫酸时，C中反应又生成了单质溴，则该反应的离子方程式为5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3 Br₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）海水淡化水，应将水与盐分离，可用蒸馏、电渗析或离子交换法等，以此解答；氯化钡除去SO₄^2-离子，粗盐中的镁离子可以加入氢氧化钠来除去；加Na₂CO₃溶液既可以除去溶液中的钙离子还可以出去溶液中多余的钡离子；过滤后加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠；
（2）用无水MgCl₂制取Mg，电解熔融状态的氯化镁可以得到镁和氯气；
（3）①氯气为黄绿色气体，反应完毕应剩余氯气；
②溴单质溶于水，加硫酸是为了抑制溴单质与水的反应；溴易挥发；
③步骤Ⅰ制取溴，步骤Ⅱ使溴挥发，步骤Ⅲ吸收溴成溴离子，步骤Ⅳ生成溴；
④溴、氯气和二氧化硫都有毒，可用碱液吸收；
（4）根据题给信息，溴离子与溴酸根离子在酸性条件下发生氧化还原反应生成溴单质，据此写出反应方程式．

解答 解：（1）氯化钡除去SO₄^2-离子，粗盐中的镁离子可以加入氢氧化钠来除去；加Na₂CO₃溶液既可以除去溶液中的钙离子还可以出去溶液中多余的钡离子，需要依次加入稍过量的NaOH、BaCl₂ 、Na₂CO₃，过滤后，在滤液中加入盐酸至不再有气体生成；故答案为：BaCl₂；Na₂CO₃；
（2）金属镁属于活泼金属，无水氯化镁在熔融状态下，通过电解MgCl₂$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑得到金属镁，故答案为：电解法；
（3）①氯气为黄绿色气体，反应完毕应剩余氯气，故答案为：A中液面上方出现黄绿色气体；
②溴单质溶于水，加硫酸是为了抑制溴单质与水的反应；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：酸化可抑制溴单质与水的反应；使A中生成的Br₂随空气流进入B中；
③步骤Ⅰ制取溴，步骤Ⅱ使溴挥发，步骤Ⅲ吸收溴成溴离子，步骤Ⅳ生成溴，故这四步操作的最终目的为富集溴，故答案为：富集溴；
④氯气不可能完全反应，氯气和溴离子反应生成溴单质，未反应的二氧化硫、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，所以用碱液吸收，故答案为：c；
（4）根据题给信息，溴离子与溴酸根离子在酸性条件下发生氧化还原反应生成溴单质，据此写出反应方程式为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3 Br₂+3H₂O，故答案为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3 Br₂+3H₂O．

点评 本题考查较综合，涉及粗盐提纯、氧化还原反应、海水提取溴的过程、实验基本操作、实验方案的评价等，为高考常见题型，掌握实验的原理和操作方法结合流程图信息是解答本题的关键，注意氧化还原反应的强弱规律应用，归中反应的应用，题目难度中等．