Question

16．海水是寶貴的資源寶庫(kù)，目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類(lèi)提供了大量工業(yè)原料．下圖是海水綜合利用的部分流程圖，據(jù)圖回答問(wèn)題：
（1）由海水曬制的粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等離子，為除去這些離子，所加試劑及其先后順序?yàn)椋▽?xiě)化學(xué)式）BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl．
（2）①目前較先進(jìn)的電解制堿法是離子交換膜電解法，即用陽(yáng)離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，其作用是阻止H₂與Cl₂發(fā)生反應(yīng)甚至發(fā)生爆炸或阻止Cl₂與生成的NaOH溶液反應(yīng)而使燒堿產(chǎn)品不純（寫(xiě)2條），電解飽和食鹽水的化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH．
②制取MgCl₂的過(guò)程中涉及反應(yīng)：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCl₂+6H₂O，該反應(yīng)要在HCl氣氛中進(jìn)行，原因是防止MgCl₂水解．
（3）苦鹵中通入Cl₂置換出Br₂，吹出后用SO₂吸收，寫(xiě)出用SO₂吸收發(fā)生的離子方程式Br₂+SO₂+2H₂O=2Br^-+4H⁺+SO₄^2-，由此判斷Cl₂、Br₂、SO₂的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镃l₂＞Br₂＞SO₂．
（4）也有工藝是在吹出Br₂后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO₂放出．該反應(yīng)的離子方程式是3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑；最后再用H₂SO₄處理得到Br₂，之后加入CCl₄進(jìn)行Br₂的萃取，最終用蒸餾方法得到單質(zhì)Br₂．

Answer 1

分析 （1）粗鹽中的SO₄^2-，用氯化鋇除去，Mg²⁺加入過(guò)量NaOH除去；Ca²⁺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(guò)濾后用鹽酸除去過(guò)量的氫氧根離子、碳酸根離子，碳酸鈉必須放在氯化鋇溶液之后；
（2）①電解池中和電源的正極相連的是電解池的陽(yáng)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而陰離子不能通過(guò)；電解飽和食鹽水的方法制備氯氣，陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極，溶液中氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣；
②氯化鎂失水發(fā)生水解生成氫氧化鎂沉淀，為防止水解應(yīng)在氯化氫氣流中加熱脫水；
（3）溴有氧化性，二氧化硫有還原性，在水溶液里，二氧化硫和溴發(fā)生氧化還原反應(yīng)；在自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中，氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性；
（4）吹出Br₂后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO₂放出，生成溴化鈉和溴酸鈉，在酸溶液中會(huì)反應(yīng)歸中反應(yīng)生成溴單質(zhì)，溴單質(zhì)在四氯化碳中溶解后分液通過(guò)蒸餾方法分離的溴單質(zhì)．

解答 解：（1）除去粗鹽中的可溶性雜質(zhì)：SO₄^2-、Mg²⁺、Ca²⁺，加入過(guò)量BaCl₂（去除硫酸根離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；可以加入過(guò)量NaOH（去除鎂離子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，加入過(guò)量Na₂CO₃（去除鈣離子的多余的鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，最后加適量鹽酸，鹽酸與過(guò)量NaOH溶液和過(guò)量Na₂CO₃溶液發(fā)生反應(yīng)，離子方程式為：H⁺+OH^-═H₂O，CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，從而除掉過(guò)量的OH^-、CO₃^2-；碳酸鈉必須加在氯化鋇之后，否則過(guò)量的鋇離子無(wú)法除去，
故答案為：BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl；
（2）①陽(yáng)離子交換膜只能陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子和氣體不能通過(guò)，用石墨作電解電解飽和氯化鈉時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，氯氣不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入陰極，如果氯氣進(jìn)入陰極易和氫氣混合產(chǎn)生爆炸，且易和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉而導(dǎo)致制取的氫氧化鈉不純，電解飽和食鹽水的方法制備氯氣，陽(yáng)極，溶液中氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，2Cl^--2e=Cl₂↑，陰極，溶液中氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成氫氣，2H⁺+2e^-═H₂↑，總的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案為：阻止H₂與Cl₂發(fā)生反應(yīng)甚至發(fā)生爆炸或阻止Cl₂與生成的NaOH溶液反應(yīng)而使燒堿產(chǎn)品不純；　2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
②氯化鎂在水中乙發(fā)生水解，為抑制水解，氯化鎂晶體應(yīng)在氯化氫氣流中脫水，
故答案為：防止MgCl₂水解；
（3）溴有氧化性，二氧化硫有還原性，在水溶液里，二氧化硫和溴發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，反應(yīng)方程式為：Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，離子反應(yīng)為：Br₂+SO₂+2H₂O=2Br^-+4H⁺+SO₄^2-，在自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，氧化劑氧化性大于氧化產(chǎn)物，Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-中還原性 Br^-＞Cl^-，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr中還原性SO₂＞Br^-，所以還原性強(qiáng)弱順序是 SO₂＞Br^-＞Cl^-，則氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篊l₂＞Br₂＞SO₂，
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O=2Br^-+4H⁺+SO₄^2-；Cl₂＞Br₂＞SO₂；
（4）吹出Br₂后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO₂放出，反應(yīng)的離子方程式為：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑，生成溴化鈉和溴酸鈉，最后再用H₂SO₄處理得到Br₂，說(shuō)明溴離子和溴酸根離子在酸溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成溴單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，加入CCl₄進(jìn)行Br₂的萃取最后通過(guò)蒸餾操作分離得到溴單質(zhì)，
故答案為：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑；蒸餾．

點(diǎn)評(píng) 本題考查海水的綜合利用，側(cè)重考查了離子性質(zhì)的應(yīng)用，混合物除雜的實(shí)驗(yàn)方案分析，氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律應(yīng)用，離子方程式的書(shū)寫(xiě)方法，注意把握題給信息，題目難度中等．