Question

13．海水的綜合利用包括很多方面，下圖是從海水中通過一系列工藝流程提取產(chǎn)品的流程圖．

海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、Br^-、SO₄^2-、HCO₃^-等離子．
已知：MgCl₂•6H₂O受熱生成Mg（OH）Cl和HCl氣體等．回答下列問題：
（1）海水pH約為8的原因主要是天然海水含上述離子中的HCO₃^-．
（2）除去粗鹽溶液中的雜質(zhì)（Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺），加入藥品的順序可以為①②④③．
①NaOH溶液       ②BaCl₂溶液        ③過濾后加鹽酸       ④Na₂CO₃溶液
（3）過程②中由MgCl₂•6H₂O制得無水MgCl₂，應(yīng)如何操作在HCl氣流中脫水，抑制氯化鎂水解，加熱至恒重．
（4）從能量角度來看，氯堿工業(yè)中的電解飽和食鹽水是一個(gè)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程．采用石墨陽極，不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑．
（5）從第③步到第④步的目的是濃縮富集溴．采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br₂，并用SO₂吸收．主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為Br₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr．

Answer 1

分析 海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、Br^-、SO₄^2-、HCO₃^-等離子，可分別加熱氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉，過濾后加入鹽酸，結(jié)晶得到精鹽，可用于氯堿工業(yè)；母液中含有鎂離子，加入氫氧化鈉得到氫氧化鎂，加入鹽酸得到氯化鎂晶體，在鹽酸氛圍中加熱得到無水氯化鎂；溴化鈉中通入氯氣得到溴，用二氧化硫吸收得到亞硫酸鈉，繼續(xù)通入氯氣，得到溴，
（1）海水中的弱酸根離子水解顯堿性；
（2）根據(jù)鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過量的鋇離子沉淀，最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子，進(jìn)行分析解答；
（3）氯化鎂易水解，為防止水解過程③中結(jié)晶出的MgCl₂•6H₂O要一定條件下加熱脫水制得無水MgCl₂；
（4）電解飽和食鹽水是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，惰性電極電極熔融氯化鎂生成氯氣和金屬鎂，鎂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣；
（5）溴離子被氧化為溴單質(zhì)后，被二氧化硫吸收生成溴離子，加入氧化劑氧化溴離子為溴單質(zhì)，富集溴元素；采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br₂，并用SO₂吸收利用二氧化硫還原性和溴單質(zhì)反應(yīng)生成硫酸和HBr．

解答 解：海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、Br^-、SO₄^2-、HCO₃^-等離子，可分別加熱氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉，過濾后加入鹽酸，結(jié)晶得到精鹽，可用于氯堿工業(yè)；母液中含有鎂離子，加入氫氧化鈉得到氫氧化鎂，加入鹽酸得到氯化鎂晶體，在鹽酸氛圍中加熱得到無水氯化鎂；溴化鈉中通入氯氣得到溴，用二氧化硫吸收得到亞硫酸鈉，繼續(xù)通入氯氣，得到溴，
（1）海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、HCO₃^-等離子，在這些離子中能發(fā)生水解的是CO₃^2-、HCO^-₃離子，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-它們水解呈堿性，所以天然海水的pH≈8，呈弱堿性，
故答案為：HCO₃^-；
（2）鎂離子用氫氧根離子沉淀，加入過量的氫氧化鈉可溶液以將鎂離子沉淀；硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過量的氯化鋇溶液可以將硫酸根離子沉淀；至于先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都可以；鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入過量的碳酸鈉溶液轉(zhuǎn)化為沉淀，但是加入碳酸鈉溶液要放在加入的氯化鋇溶液之后，這樣碳酸鈉會(huì)除去反應(yīng)剩余的氯化鋇；完全反應(yīng)后，再進(jìn)行過濾，最后再加入適量鹽酸除去反應(yīng)剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，故正確的順序?yàn)椋孩佗冖堍荩?br />故答案為：①②④③； 
（3）鎂離子水解，應(yīng)抑制其水解得到無水鹽，所以利用MgCl₂•6H₂O制得無水氯化鎂，應(yīng)采取的措施是在HCl氣流中脫水，抑制氯化鎂水解，
故答案為：在HCl氣流中脫水，抑制氯化鎂水解，加熱至恒重；
（4）電解原理分析，電解飽和食鹽水是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，采用石墨陽極，不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，電解時(shí)，若有少量水存在會(huì)造成產(chǎn)品鎂的消耗，發(fā)生反應(yīng)為鎂和水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑，
故答案為：電能；化學(xué)能；MgCl₂$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑；
（5）溴離子被氧化為溴單質(zhì)后，被二氧化硫吸收生成溴離子，加入氧化劑氧化溴離子為溴單質(zhì)，富集溴元素，從第③步到第⑤步的目的是為了濃縮富集溴，采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br₂，并用SO₂吸收，溴單質(zhì)和二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Br₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，
故答案為：濃縮富集溴；Br₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的分離、提純，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，題目涉及海水資源綜合利用、離子的除雜、氧化還原反應(yīng)、元素及其化合物的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行綜合利用，提高了試題的綜合性，難度中等．