Question

5．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）除去粗盐中杂质（Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺），加入的药品顺序正确的是BC．
A．NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→BaCl₂溶液→过滤后加盐酸
B．BaCl₂溶液→NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→过滤后加盐酸
C．NaOH溶液→BaCl₂溶液→Na₂CO₃溶液→过滤后加盐酸
D．Na₂CO₃溶液→NaOH溶液→BaCl₂溶液→过滤后加盐酸
（2）制备钠单质的方法之一是将熔融NaCl进行电解，写出电解化学方程式：2NaCl $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑．
（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．写出步骤Ⅱ中发生反应的化学方程式：Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr．
（4）某化学小组的同学为了了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br₂的沸点为59℃．微溶于水，有毒性和强腐蚀性．他们参观生产过程后，设计了如下实验装置：

①图中仪器B的名称是冷凝管，冷却水的出口为甲（填“甲”或“乙”）．
②C中液体的颜色为深棕红色或红棕色．
③D装置的作用是吸收尾气．
（5）已知某溶液中Cl^-、Br^-、I^-的物质的量之比为2：3：4，现欲使溶液中的Cl^-、Br^-、I^-的物质的量之比变成4：3：2，那么要通入Cl₂的物质的量是原溶液中I^-的物质的量的C．（填选项）
A.$\frac{1}{2}$  B.$\frac{1}{3}$
C.$\frac{1}{4}$  D.$\frac{1}{6}$．

Answer 1

分析 海水淡化得到氯化钠，电极氯化钠溶液或熔融状态氯化钠会生成氯气，氯气通入母液中发生反应得到低浓度的溴单质溶液，通入热空气吹出后用二氧化硫水溶液吸收得到韩HBr和的溶液，通入适量氯气氧化得到溴单质，富集溴元素，蒸馏得到工业溴，
（1）除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，盐酸要放在最后，来除去过量的氢氧化钠和碳酸钠，应该先加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除过量的钡离子，即：加入的碳酸钠溶液必须放在加入氯化钡溶液之后；
（2）多级熔融氯化钠生成钠和氯气；
（3）海水淡化得到的母液和电解氯化钠溶液生成的氯气反应，得到的溴单质浓度低，溴单质在水中有一定的溶解性且和水反应，提取时消耗过的能源和原料，降低了经济效益，步骤Ⅱ是二氧化硫和溴单质发生氧化还原反应生成溴化氢和硫酸；
（4）①蒸馏时，为充分冷凝，冷凝水应从下端进，上端出；
②溴单质颜色为红棕色；
③进入D装置的物质为溴蒸汽，溴蒸汽有毒，可用氢氧化钠除溴单质；
（5）已知还原性I^-＞Br^-＞Cl^-，反应后I^-有剩余，说明Br^-浓度没有变化，通入的Cl₂只与I^-发生反应，根据反应的方程式2I^-+Cl₂=2Cl^-+I₂计算；

解答 解：（1）要先除SO₄^2-离子，然后再除Ca²⁺离子，碳酸钠可以除去过量的钡离子，如果加反了，过量的钡离子就没法除去，至于加NaOH除去Mg²⁺离子顺序不受限制，因为过量的氢氧化钠加盐酸就可以调节了，只要将三种离子除完了，然后过滤即可，最后加盐酸除去过量的氢氧根离子碳酸根离子，
所以正确的操作顺序为：
A．NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→BaCl₂溶液→过滤后加盐酸，最后加入的氯化钡溶液中钡离子不能除去，故A错误；
B．BaCl₂溶液→NaOH溶液→Na₂CO₃溶液→过滤后加盐酸，故B正确；
C．NaOH溶液→BaCl₂溶液→Na₂CO₃溶液→过滤后加盐酸，故C正确；
D．Na₂CO₃溶液→NaOH溶液→BaCl₂溶液→过滤后加盐酸，顺序中加入的氯化钡溶液中钡离子无法除去，故D错误；
故答案为：BC；
（2）制备钠单质的方法之一是将熔融NaCl进行电解，写出的电解化学方程式为：2NaCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Na+Cl₂↑；
（3）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，目的是低浓度的Br₂溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素，步骤Ⅱ中发生反应是二氧化硫吸收溴单质发生反应：Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr，
故答案为：富集溴元素；Br₂+SO₂+2H₂O═H₂SO₄+2HBr；
（4）①由装置图可知，提纯溴利用的原理是蒸馏，仪器B为冷凝管，冷凝水应从下端进，即从乙进，冷却水的出口为甲，
故答案为：冷凝管；甲；
②控制温度59℃，使溴单质挥发，通过冷凝得到呈深红棕色或红棕色的液态溴单质，
故答案为：深棕红色或红棕色；
③进入D装置的物质为溴蒸汽，溴蒸汽有毒，避免污染环境，最后进行尾气吸收，
故答案为：吸收尾气；
（5）已知还原性I^-＞Br^-＞Cl^-，反应后I^-有剩余，说明Br^-浓度没有变化，通入的Cl₂只与I^-发生反应，
设原溶液中含有2molCl^-，3molBr^-，4molI^-，通入Cl₂后，它们的物质的量之比变为4：3：2，
则各离子物质的量分别为：4molCl^-，3molBr^-，2molI^-，
Cl^-增加了2mol，则需1molCl₂，
则通入的Cl₂物质的量是原溶液中I^-物质的量的 $\frac{1}{4}$，
故答案为：C．

点评 本题考查物质的分离、提纯，侧重海水资源的综合利用、氧化还原反应定量计算，涉及到电解、海水提溴工艺等知识点，注意物质的分离、提纯应把握物质的性质的异同，掌握从海水中提取溴的原理为解答该题的关键，题目难度中等．