Question

7．海洋是一座巨大的化学资源宝库，海水中蕴含80多种元素．若把海水淡化和化工生产结合起来，既能解决淡水资源缺乏的问题，又能从海水中提取多种化工原料．某工厂对海水资源的综合利用工艺流程图如下：

（1）工业上粗盐的精制是为了除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，可将粗盐溶于水．然后进行下列五项操作：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．
正确的操作顺序是C．
    A．①④②⑤③B．④⑤②①③C．②⑤④①③D．⑤④①②③
（2）氯碱工业生产的Cl₂通入石灰乳中制取漂白粉的化学方程式是2Ca（OH）₂+2Cl₂=Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂O，漂白粉久置空气中会变质，写出漂白粉与空气中水和二氧化碳反应的化学方程式Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2HClO．
（3）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，其目的是富集溴元素．步骤Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达99%，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中还应解决的问题是强酸对设备的腐蚀．
（4）采用“空气吹出法”从浓海水吹出Br₂，并用纯碱吸收，纯碱溶液吸收溴的主要反应是Br₂+Na₂CO₃+H₂O→NaBr+NaBrO₃+NaHCO₃（未配平），当吸收10molBr₂时，转移电子的物质的量为$\frac{50}{3}$mol．
（5）在制取无水氯化镁时需要在干燥的HCl气流中加热MgCl₂•6H₂O的原因在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl₂水解，且带走MgCl₂•6H₂O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl₂，采用石墨做阳极，不锈钢做阴极电解熔融的氯化镁时，阳极的电极反应式2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，可以加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除钙离子和过量的钡离子．盐酸要放在最后，来除去过量的氢氧化钠和碳酸钠，加氢氧化钠和氯化钡无先后顺序要求；
（2）氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，次氯酸酸性比碳酸弱，次氯酸钙与二氧化碳、水反应生成碳酸钙和次氯酸；
（3）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，反应生成强酸，应注意防护设备被腐蚀；
（4）反应中Br₂起氧化剂、还原剂作用，根据电子转移守恒可知，氧化剂与还原剂物质的量之比为5：1，据此计算；
（5）氯化镁易水解，制备晶体时应防止水解，不锈钢做阴极电解熔融的氯化镁时，阳极发生氧化反应生成氯气．

解答 解：（1）加过量的NaOH溶液是为了除去Mg²⁺，加过量的BaCl₂溶液是为了除去SO₄^2-，加过量Na₂CO₃溶液是为了除去Ca²⁺和过量的Ba²⁺，故Na₂CO₃溶液的加入一定在NaOH溶液之后，而且要在过滤之后再加盐酸，故正确的操作顺序可以是②⑤④①③；
故答案为：C；
（2）氯气和氢氧化钙反应生成氯化钙和次氯酸钙，方程式为2Ca（OH）₂+2Cl₂=Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂O，次氯酸酸性比碳酸弱，次氯酸钙与二氧化碳、水反应生成碳酸钙和次氯酸，方程式为Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2HClO，
故答案为：2Ca（OH）₂+2Cl₂=Ca（ClO）₂+CaCl₂+2H₂O；Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃+2HClO；
（3）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，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⁺+SO₄^2-+2Br^-；生成的两种酸都是强酸，对设备腐蚀较严重，所以要解决的主要问题是设备被腐蚀问题，
故答案为：富集溴元素；强酸对设备的腐蚀；
（4）反应中Br₂起氧化剂、还原剂作用，根据电子转移守恒可知，2×n_氧化剂（Br₂）=2×5×n_还原剂（Br₂），故n_氧化剂（Br₂）：n_还原剂（Br₂）=5：1，故吸收10mol Br₂时，转移的电子数为10mol×2×$\frac{1}{1+5}$×5=$\frac{50}{3}$mol，故答案为：$\frac{50}{3}$；
（5）氯化镁中的镁离子易水解，在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl₂水解，且带走MgCl₂•6H₂O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl₂，不锈钢做阴极电解熔融的氯化镁时，阳极发生氧化反应生成氯气，方程式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案为：在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl₂水解，且带走MgCl₂•6H₂O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl₂；2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

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．