Question

13．海洋是一個巨大的化學資源寶庫．海水綜合利用的部分流程如下：
（1）粗鹽中常含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質離子，可依次加入NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、鹽酸試劑來進行提純（填化學式）．

（2）由無水氯化鎂制得金屬鎂的常用工業(yè)冶煉方法是電解法．
（3）某化學小組模擬工業(yè)流程從濃縮的海水中提取液溴，主要實驗裝置（夾持裝置略去）及操作步驟如下（已知：Br₂的沸點為59℃，微溶于水，有毒性和強腐蝕性）：

i．連接A與B，關閉活塞b、d，打開活塞a、c，向A中緩慢通Cl₂至反應結束；
ii．關閉a、c，打開b、d，向A中鼓入足量熱空氣；
iii．進行步驟ii的同時，向B中通入足量SO₂；
iv．關閉b，打開a，再通過A向B中緩慢通入足量Cl₂；
v．將B中所得液體進行蒸餾，收集液溴．
①判斷步驟i中反應已經結束的最簡單方法為A中液面上方出現黃綠色氣．
②裝置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單質與水的反應．步驟ii中鼓入熱空氣的作用使A中生成的Br₂隨空氣流進入B中．
③綜合分析步驟i、ii、iii、iv，這四步操作的最終目的為富集溴．
④此實驗中尾氣可c（填字母）吸收處理．
A．水　　　　　　B．濃硫酸　　　　　C．NaOH溶液　　　　　　D．飽和NaCl溶液
（4）若直接連接A與C，進行步驟i、ii，充分反應后，再向錐形瓶中滴加稀硫酸，經步驟v，也能制得液溴．滴加稀硫酸時，C中反應又生成了單質溴，則該反應的離子方程式為5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3 Br₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）海水淡化水，應將水與鹽分離，可用蒸餾、電滲析或離子交換法等，以此解答；氯化鋇除去SO₄^2-離子，粗鹽中的鎂離子可以加入氫氧化鈉來除去；加Na₂CO₃溶液既可以除去溶液中的鈣離子還可以出去溶液中多余的鋇離子；過濾后加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉；
（2）用無水MgCl₂制取Mg，電解熔融狀態(tài)的氯化鎂可以得到鎂和氯氣；
（3）①氯氣為黃綠色氣體，反應完畢應剩余氯氣；
②溴單質溶于水，加硫酸是為了抑制溴單質與水的反應；溴易揮發(fā)；
③步驟Ⅰ制取溴，步驟Ⅱ使溴揮發(fā)，步驟Ⅲ吸收溴成溴離子，步驟Ⅳ生成溴；
④溴、氯氣和二氧化硫都有毒，可用堿液吸收；
（4）根據題給信息，溴離子與溴酸根離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成溴單質，據此寫出反應方程式．

解答 解：（1）氯化鋇除去SO₄^2-離子，粗鹽中的鎂離子可以加入氫氧化鈉來除去；加Na₂CO₃溶液既可以除去溶液中的鈣離子還可以出去溶液中多余的鋇離子，需要依次加入稍過量的NaOH、BaCl₂ 、Na₂CO₃，過濾后，在濾液中加入鹽酸至不再有氣體生成；故答案為：BaCl₂；Na₂CO₃；
（2）金屬鎂屬于活潑金屬，無水氯化鎂在熔融狀態(tài)下，通過電解MgCl₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑得到金屬鎂，故答案為：電解法；
（3）①氯氣為黃綠色氣體，反應完畢應剩余氯氣，故答案為：A中液面上方出現黃綠色氣體；
②溴單質溶于水，加硫酸是為了抑制溴單質與水的反應；溴易揮發(fā)，升高溫度促進其揮發(fā)，所以通入熱空氣的目的是吹出Br₂，故答案為：酸化可抑制溴單質與水的反應；使A中生成的Br₂隨空氣流進入B中；
③步驟Ⅰ制取溴，步驟Ⅱ使溴揮發(fā)，步驟Ⅲ吸收溴成溴離子，步驟Ⅳ生成溴，故這四步操作的最終目的為富集溴，故答案為：富集溴；
④氯氣不可能完全反應，氯氣和溴離子反應生成溴單質，未反應的二氧化硫、氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質都能和堿反應，所以用堿液吸收，故答案為：c；
（4）根據題給信息，溴離子與溴酸根離子在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應生成溴單質，據此寫出反應方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3 Br₂+3H₂O，故答案為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3 Br₂+3H₂O．

點評 本題考查較綜合，涉及粗鹽提純、氧化還原反應、海水提取溴的過程、實驗基本操作、實驗方案的評價等，為高考常見題型，掌握實驗的原理和操作方法結合流程圖信息是解答本題的關鍵，注意氧化還原反應的強弱規(guī)律應用，歸中反應的應用，題目難度中等．