Question

10．海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列．從海水中提取食鹽和溴的過程如下：

（1）請列舉海水淡化的兩種方法：蒸餾法、電滲析法．
（2）將NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H₂、Cl₂、NaOH或H₂、NaClO．
（3）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素．
（4）步驟Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是強(qiáng)酸對設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕．
（5）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料：Br₂的沸點(diǎn)為59℃，微溶于水，有毒性和強(qiáng)腐蝕性．他們參觀生產(chǎn)過程后，繪制了如圖裝置簡圖：

請你參與分析討論：
①圖中儀器B的名稱：冷凝管．
②整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因?yàn)殇甯�蝕橡膠．
③實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件：控制溫度計b的溫度，并收集59℃的餾分．
④C中液體產(chǎn)物顏色為深紅棕色，為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行的分離操作是分液．

Answer 1

分析 通過海水蒸發(fā)得到淡水、NaCl、母液，向母液中通入氯氣，發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，利用熱空氣吹出溴，用SO₂吸收Br₂，發(fā)生反應(yīng)SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，向溶液中通入氯氣發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，然后采用萃取的方法獲取Br₂，
（1）除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過程叫海水淡化，亦稱海水脫鹽．海水淡化的方法，基本上分為兩大類：從海水中取淡水，有蒸留法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法；除去海水中的鹽分，有電滲拆法、離子交換法和壓滲法；
（2）電解飽和氯化鈉溶液，在陽極上產(chǎn)生氯氣，陰極上產(chǎn)生氫氣，同時生成了氫氧化鈉；如果氯氣遇到氫氧化鈉溶液可反應(yīng)生成次氯酸鈉；
（3）海水淡化得到的母液和電解氯化鈉溶液生成的氯氣反應(yīng)，得到的溴單質(zhì)濃度低，溴單質(zhì)在水中有一定的溶解性且和水反應(yīng)，提取時消耗過的能源和原料，降低了經(jīng)濟(jì)效益；
（4）SO₂吸收溴，依據(jù)氧化還原反應(yīng)生成物書寫基本規(guī)律，Br元素在自然中-1價穩(wěn)定．由于此反應(yīng)有強(qiáng)酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設(shè)備，據(jù)此寫出工業(yè)生產(chǎn)需要解決的問題；
（5）工業(yè)制溴中提純溴的方法，主要是利用蒸餾方法，由于Br₂具有強(qiáng)氧化性，易把橡膠塞和橡膠管氧化腐蝕，所以不用橡膠塞和橡膠管；由于題干中給出信息Br₂的沸點(diǎn)是59℃，提純溴必須收集59℃時的餾分，所以控制溫度得到餾分是關(guān)鍵；C中液體為冷凝下來的純溴，則顏色為深棕紅色，除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量Cl₂，加入NaBr溶液，和氯氣反應(yīng)生成氯化鈉和溴單質(zhì)，達(dá)到除去氯氣的目的，充分反應(yīng)后，用蒸餾的方法得到．

解答 解：通過海水蒸發(fā)得到淡水、NaCl、母液，向母液中通入氯氣，發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，利用熱空氣吹出溴，用SO₂吸收Br₂，發(fā)生反應(yīng)SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，向溶液中通入氯氣發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，然后采用萃取的方法獲取Br₂，
（1）海水淡化的有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等，故答案為：蒸餾法；電滲析法；
（2）電解NaCl溶液的反應(yīng)為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，可以獲得氯氣和氫氧化鈉，若產(chǎn)生的Cl₂直接與溶液中NaOH反應(yīng)，還可以獲得次氯酸鈉，
故答案為：Cl₂；NaOH；NaClO；
（3）海水中溴元素含量較少，步驟I中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素，
故答案為：富集溴元素；
（4）在水溶液里溴和二氧化硫反應(yīng)離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反應(yīng)可知，生成物為強(qiáng)酸，所以除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是強(qiáng)酸對設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；強(qiáng)酸對設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕；
（5）①圖中儀器B的名稱是冷凝管，故答案為：冷凝管；
②溴能腐蝕橡膠，所以整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，故答案為：溴腐蝕橡膠；
③實(shí)驗(yàn)裝置氣密性良好，要達(dá)到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件：控制溫度計b的溫度，并收集59℃的餾分，溫度過高或過低都不利于溴的收集，
故答案為：控制溫度計b的溫度，并收集59℃的餾分；
④C中液體產(chǎn)物為溴，顏色為深紅棕色，為除去該產(chǎn)物中仍殘留的少量C1₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進(jìn)行分離的操作是分液，故答案為：深紅棕色；分液．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離、提純的綜合涉及，側(cè)重考查海水資源的綜合利用，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，題目難度中等，注意從整體上把握溴的提純過程，知道提純過程中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)分析解答．