Question

20．海水中蘊藏著豐富的資源，海水綜合利用的流程圖如圖1：

（一）某化學(xué)研究小組用圖2裝置模擬步驟I電解食鹽水（用鐵和石墨做電極）．
（1）a電極材料是石墨（填鐵、石墨），其電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（2）當(dāng)陰極產(chǎn)生11.2mL氣體時（標準狀況），該溶液的pH為12（忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化）．
（二）鹵水中蘊含著豐富的鎂資源，就MgCl₂粗產(chǎn)品的提純、鎂的冶煉過程回答下列問題：已知MgCl₂粗產(chǎn)品的溶液中含有Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺．下表是生成氫氧化物沉淀的pH：

物質(zhì)	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3	Mg（OH）2
開始沉淀pH	2.7	8.1	3.8	9.5
完全沉淀pH	3.7	9.6	4.8	11.0

（3）把MgCl₂粗產(chǎn)品的溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，可選用的物質(zhì)是b（填序號，下同），加入c調(diào)節(jié)溶液的pH，充分反應(yīng)后過濾，可得MgCl₂溶液．
a．KMnO₄ b．H₂O₂      c．MgO       d．NaOH
（4）步驟Ⅲ由MgCl₂•H₂O獲得MgCl₂的操作是：將MgCl₂•6H₂O在干燥的HCl氣流中加熱．
（三）制取工業(yè)溴：
（5）步驟Ⅳ中已獲得Br₂，步驟Ⅴ中又將Br₂還原為Br^-，其目的是富集溴元素．
（6）寫出步驟Ⅴ用SO₂水溶液吸收Br₂的離子方程式：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．

Answer 1

分析 （一）某化學(xué)研究小組用圖2裝置模擬步驟I電解食鹽水（用鐵和石墨做電極），鐵應(yīng)為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，石墨為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣；
（二）氯化鎂溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到氯化鎂晶體，由晶體得到氯化鎂固體，應(yīng)防止氯化鎂的水解，以防止生成氫氧化鎂，電解熔融的氯化鎂，可得到鎂，把MgCl₂粗產(chǎn)品的溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，可選用的物質(zhì)是過氧化氫或氯氣，氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH除去，加入的試劑不引入新的雜質(zhì)；
（三）海水淡化后得到NaCl、母液、淡水，電解氯化鈉溶液得到氯氣，2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，將氯氣通入母液中發(fā)生反應(yīng)2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，溴和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，再向含有HBr的溶液中通入適量氯氣蒸餾得到溴單質(zhì)，再結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)解答．

解答 解：（一）（1）裝置圖中與直流電源正極連接的電極a為陽極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
故答案為：石墨；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，22.4mL為0.5×10^-3mol氫氣，則生成0.001molOH^-，則c（OH^-）=$\frac{0.001mol}{0.1L}$=0.01mol/L，溶液pH=12，故答案為：12；
（二）（3）把MgCl₂粗產(chǎn)品的溶液中的Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，可選用的物質(zhì)是過氧化氫、氯氣，氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH除去，加入的試劑不引入新的雜質(zhì)應(yīng)選擇氧化鎂，可用碳酸鎂；
故答案為：b；c；
（4）如果直接在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O則Mg²⁺會水解的生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解，應(yīng)在氯化氫氣流中失水獲得氯化鎂晶體；
故答案為：將MgCl₂•6H₂O在干燥的HCl氣流中加熱；
（三）海水淡化后得到NaCl、母液、淡水，電解氯化鈉溶液得到氯氣，2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，將氯氣通入母液中發(fā)生反應(yīng)2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，溴和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，再向含有HBr的溶液中通入適量氯氣蒸餾得到溴單質(zhì)，
（5）步驟I中已獲得Br₂，步驟II中又將Br₂還原為Br^-，步驟I中獲取的溴濃度較小，所以其目的是富集溴元素；
故答案為：富集溴元素；
（6）溴具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，二者能發(fā)生氧化還原生成硫酸和氫溴酸，離子反應(yīng)方程式為：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-．

點評 本題考查物質(zhì)的制備以及分離，為高考常見題型，側(cè)重考查海水資源的開發(fā)和利用，涉及電解原理、氧化還原反應(yīng)等知識點，根據(jù)金屬的活動性強弱與冶煉方法的選取、電解原理、物質(zhì)的性質(zhì)等知識點來分析解答，注意由帶結(jié)晶水的氯化鎂制取氯化鎂的條件，為易錯點，題目難度中等．