Question

19．海洋约占地球表面积的71%，具有十分巨大的开发潜力，通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用．
Ⅰ、海水中制得的氯化钠除食用外，还用作工业原料，例如通常以NaCI、CO₂和NH₃为原料制取纯碱，请写出第一步制取NaHCO₃的化学方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl．
Ⅱ、工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分流程如图1：
已知：Br₂常温下呈液态，易挥发，有毒：2Br₂+3CO₃^2-=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂．
（1）通过步骤①氯气氧化已获得含Br₂的溶液，为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br₂的溶液，原因是富集溴，提高Br₂的浓度．
（2）反应釜2中发生反应的离子方程式为5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O．
（3）向蒸馏塔中通入水蒸气加热，控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是温度过低难以将Br₂蒸发出来，但温度过高又会将大量的水蒸馏出来．
Ⅲ、盐卤蒸发冷却后析出卤块的主要成分是MgCI₂，此外还含有Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等离子．以卤块为原料制得镁的工艺流程如图2（部分操作和条件已略去）：
                             生成氢氧化物沉淀的pH

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

（1）用NaCIO氧化Fe²⁺得到Fe（OH）₃沉淀的离子反应方程式是ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺．
（2）步骤③需在HCI保护气中加热进行，请用化学平衡移动原理解释原因Mg²⁺+2H₂OMg（OH）₂+2H⁺，温度升高，水解程度增大，通入HCl，增加c（H⁺），使平衡逆向移动，抑制Mg²⁺水解．HCl还能带出水份，最终得到无水MgCl₂．
（3）NaCIO还能除去盐卤中的CO（NH₂）₂，生成盐和能参与大气循环的物质，除去0.1molCO（NH₂）₂时消耗NaCIO22.35g．

Answer 1

分析 Ⅰ、阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过；
Ⅱ、由流程可知，①中发生2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，利用空气将吹出塔中含Br₂的溶液，经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br₂的溶液，其目的是富集溴，提高Br₂的浓度，在吸收塔③中的溶液含BrO₃^-，可知发生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，④中发生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸馏得到溴，以此来解答．
Ⅲ、盐卤加水溶解，加NaClO将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH调节pH为9.8，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到，氯化镁晶体，在HCl气氛中加热得到无水氯化镁，电解熔融的氯化镁得到Mg；
（1）次氯酸钠具有氧化性，把氧化亚铁离子为三价铁，据此写出反应的离子方程式；
（2）镁离子水解显酸性，通入HCl可以抑制其水解；
（3）NaClO还能除去盐卤中的CO（NH₂）₂，生成盐和能参与大气循环的物质，其反应为3NaClO+CO（NH₂）₂═3NaCl+CO₂↑+N₂↑+2H₂O，根据方程式计算．

解答 解：Ⅰ、以NaCl、NH₃、CO₂和水等为原料制取NaHCO₃的化学方程式为：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案为：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
Ⅱ、（1）从①出来的溶液中溴的含量不高，如果直接蒸馏，得到产品成本高，所以经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br₂的溶液，其目的为富集溴，提高Br₂的浓度，
故答案为：富集溴，提高Br₂的浓度；
（2）发生归中反应，离子方程式为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，故答案为：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；
（3）温度过高水蒸气蒸出，溴中含有水分，温度过低溴不能完全蒸出，产率低，所以控制温度在90℃左右进行蒸馏，故答案为：温度过低难以将Br₂蒸发出来，但温度过高又会将大量的水蒸馏出来；
Ⅲ、盐卤加水溶解，加NaClO将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH调节pH为9.8，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺转化为氢氧化物沉淀，过滤，滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到，氯化镁晶体，在HCl气氛中加热得到无水氯化镁，电解熔融的氯化镁得到Mg；
（1）加入次氯酸钠会氧化亚铁离子为三价铁，则次氯酸钠与Fe²⁺、H₂O反应生成Fe（OH）₃、Cl^-和H⁺，反应的离子方程式为：ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺；
故答案为：ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺；
（2）镁离子水解生成氢氧化镁和氢离子，Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，水解反应属于吸热反应，加热温度升高，水解程度增大，通入HCl时，增加了溶液中的c（H⁺），能使水解平衡逆向移动，抑制Mg²⁺水解．HCl还能带出水份，最终得到无水MgCl₂；
故答案为：Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，温度升高，水解程度增大，通入HCl，增加c（H⁺），使平衡逆向移动，抑制Mg²⁺水解．HCl还能带出水份，最终得到无水MgCl₂；
（3）NaClO还能除去盐卤中的CO（NH₂）₂，生成盐和能参与大气循环的物质，其反应为3NaClO+CO（NH₂）₂═3NaCl+CO₂↑+N₂↑+2H₂O，由方程式中物质之间的关系可知，0.1mol CO（NH₂）₂消耗NaClO为0.3mol，则m（NaClO）=nM=0.3mol×74.5g/mol=22.35g，故答案为：22.35．

点评 本题考查了方程式的书写、实验仪器的选择、物质的制备原理，涉及知识点较多，题目侧重于反应原理的应用和元素化合物性质的考查，题目综合性较强，难度中等，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．