Question

3．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：

已知：Br₂的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性．
（1）电解饱和NaCl溶液的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，粗盐中常含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质离子，可依次加入NaOH溶液、BaCl₂、Na₂CO₃、稀盐酸来进行提纯．
（2）下列方法可用于海水淡化的是A．（填字母）
A．蒸馏法     B．萃取法     C．过滤法
（3）工业上用电解法制Mg时，通常在MgCl₃中加入CaCl₂，其原因是：①增加电解质的密度，便于分离出熔融的镁：②使氯化镁熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量消耗．
（4）用母液（含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、C1^-、Br^-等离子）提取溴，其生产流程如下：

①若吸收塔中的溶液含BrO₃^-，则吸收塔中反应的离子方程式为3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑．
②母液中通入Cl₂已获得含溴的溶液，为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br₂的溶液富集溴，提高Br₂的浓度．
③向蒸馏塔中通人水蒸气加热，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．

Answer 1

分析 海水淡化得到淡水，另外蒸发溶剂得到粗盐和母液，粗盐通过精制得到精盐；母液加氢氧化钠反应生成氢氧化镁沉淀，氢氧化镁和酸反应生成氯化镁，制得氯化镁，母液通入氯气氧化溴离子为溴单质，被二氧化硫吸收后发生氧化还原反应生成溴化氢，富集溴元素，通入氯气氧化溴化氢为溴单质得到高浓度的溴．
（1）惰性电极电解NaCl溶液，生成NaOH、氢气、氯气；粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺及SO₄^2-，镁离子用氢氧根离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都沉淀了，再进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子；
（2）海水淡化海水就是将海水中的可溶性杂质除去的过程，可根据淡化原理进行分析；
（3）用电解法制Mg时，通常在MgCl₂中加入CaCl₂，可使氯化镁熔融温度降低，从而减少能耗；
（4）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，在吸收塔中的溶液含BrO₃^-，可知发生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，③中发生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸馏得到溴，以此来解答．

解答 解：（1）惰性电极电解NaCl溶液，阳极上是氯离子失电子，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极上是氢离子得电子，2H⁺+2e^-=H₂↑，由两极上的电极反应可以得到总反应为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都沉淀了，再进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，则试剂可依次加入NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、HCl，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；BaCl₂；Na₂CO₃；
（2）A．蒸馏法，是把水从水的混合物中分离出来，得到纯净的水，故A正确；　　　　
B．萃取法，对于微溶于水的有机物，可用萃取法，水中没有微溶于水的有机物，故B错误；　　
C．过滤是分离固体和溶液的操作，不能淡化水，故C错误
故答案为：A；
（3）离子浓度越大其熔融盐的导电性越强，在MgCl₂中加入CaCl₂，进行电解，增大离子浓度，从而增大熔融盐的导电性，使氯化镁熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量消耗，
故答案为：使氯化镁熔融温度降低，从而减少冶炼过程中的能量消耗；
（4）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，在吸收塔中的溶液含BrO₃^-，可知发生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，③中发生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸馏得到溴，
①纯碱是碳酸钠，与溴反应有BrO₃^-生成，反应的离子方程式为3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，
故答案为：3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑；
②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；
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．

点评 本题考查海水资源综合利用，涉及了离子的除杂、氧化还原反应、元素及其化合物的有关知识进行综合利用、混合物分离提纯及溴的制备，提高了试题的综合性，为高频考点，把握流程中的反应及物质的性质为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．