Question

13．溴是海水中的重要元素，地球上99%的溴元素以Br^-的形式存在于海水中．目前，從海水中提取的溴占世界溴年生產(chǎn)總量的$\frac{1}{3}$左右．某學(xué)研究性性小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬海水提溴的過(guò)程“氧化-富集-提純”，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．

回答下列問(wèn)題：
（1）裝置中的水浴是熱水�。ㄌ睢盁崴�浴”或“冷水浴“）；裝置Ⅰ中通入兩種氣體的作用分別是氯氣氧化溴離子；空氣將Br₂吹出到裝置Ⅱ中．
（2）裝置Ⅱ中的S0₂完全反應(yīng)后，未通入Cl₂前，溶液中主要離子濃度大小順序?yàn)閏（H⁺）＞c（Br^-）＞c（SO₄^2-）．
（3）從裝置II中分離出Br₂的實(shí)驗(yàn)操作步驟是：拆除裝置、選擇萃取劑萃取、分液、蒸餾．
（4）如果將裝置Ⅱ中的吸收劑改為Na₂CO₃溶液，其勾Br₂反應(yīng)得到NaBr、NaBrO₃，和CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，將產(chǎn)生的CO₂通入足量澄清石灰水中，得到lg白色沉淀；然后再將吸收Br₂的溶液用足量硫酸處理得到Br₂單質(zhì)，則反應(yīng)的離子方程式為5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，理論上可以得到Br₂的質(zhì)量為1.6g．
（5）裝置Ⅲ中盛裝的試劑是氫氧化鈉溶液．
（6）整套實(shí)驗(yàn)裝置中儀器連接的橡皮塞用鋁箔包住，用橡皮管連接的兩玻璃管口相互緊靠，其原因是溴蒸氣會(huì)腐蝕橡皮塞和橡皮管．

Answer 1

分析 工業(yè)上把海水先進(jìn)行氧化，再吸收溴，達(dá)到富集溴的目的．吸收工藝常用的方法是用熱空氣吹出Br₂；模擬海水提溴的過(guò)程：“氧化-富集-提純”，裝置1：溴易揮發(fā)，升高溫度促進(jìn)其揮發(fā)，所以通入熱空氣的目的是吹出Br₂，裝置2：SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，裝置3：氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質(zhì)都能和堿反應(yīng)，所以C裝置是尾氣處理裝置，
（1）為使溴單質(zhì)揮出，水浴加熱為熱水浴，氯氣氧化溴離子生成溴單質(zhì)，通入空氣吹出生成的溴單質(zhì)；
（2）裝置Ⅱ中的SO₂完全反應(yīng)后，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，溶液中主要為氫離子、硫酸根離子、溴離子；
（3）分離出溴水中的溴，可用萃取的方法，選擇萃取劑可選擇四氯化碳，進(jìn)行萃取分液；
（4）用Na₂CO₃溶液吸收吹出的Br₂，生成物有溴化鈉和溴酸鈉及無(wú)色氣體二氧化碳放出，化學(xué)反應(yīng)為：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，因Br^-和BrO₃^-在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng)生成Br₂：5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算得到溴單質(zhì)質(zhì)量；
（5）氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質(zhì)都能和堿反應(yīng)；
（6）溴能腐蝕橡皮管和橡皮塞，使橡皮老化．

解答 解：（1）工業(yè)上把海水先進(jìn)行氧化，再吸收溴，達(dá)到富集溴的目的．吸收工藝常用的方法是用熱空氣吹出Br₂，所以水浴用熱水浴，裝置Ⅲ：氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質(zhì)都能和堿反應(yīng)，所以C裝置是尾氣處理裝置，通常盛放氫氧化鈉，裝置Ⅰ：Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，該反應(yīng)氧化劑為Cl₂，裝置Ⅱ：SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，氧化劑為Br₂，同時(shí)發(fā)生Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，氧化劑為Cl₂，裝置Ⅰ的作用是富集溴，溴易揮發(fā)，升高溫度促進(jìn)其揮發(fā)，所以通入熱空氣的目的是吹出Br₂，
故答案為：熱水��；氯氣氧化溴離子；空氣將Br₂吹出到裝置Ⅱ中；
（2）裝置Ⅱ中的SO₂完全反應(yīng)后，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr，溶液中主要為氫離子、硫酸根離子、溴離子，根據(jù)方程式可知，主要離子濃度大小順序是：c（H⁺）＞c（Br^-）＞c（SO₄^2-），
故答案為：c（H⁺）＞c（Br^-）＞c（SO₄^2-）；
（3）分離出溴水中的溴，可用萃取的方法，選擇萃取劑可選擇四氯化碳，進(jìn)行萃取分液，取下層液體，然后進(jìn)行蒸餾，分離出溴單質(zhì)，
故答案為：萃��；蒸餾；
（4）用Na₂CO₃溶液吸收吹出的Br₂，生成物有溴化鈉和溴酸鈉及無(wú)色氣體二氧化碳放出，化學(xué)反應(yīng)為：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，因Br^-和BrO₃^-在酸性條件下發(fā)生歸中反應(yīng)生成Br₂：5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，離子方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，將產(chǎn)生的CO₂通入足量澄清石灰水中，得到lg白色沉淀為碳酸鈣，物質(zhì)的量=$\frac{1g}{100g/mol}$=0.01mol，
3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑，5NaBr+NaBrO₃+3H₂SO₄═3Br₂+3Na₂SO₄+3H₂O，定量關(guān)系可知生成3mol二氧化碳，過(guò)程中生成溴單質(zhì)3mol，理論上可以得到Br₂的質(zhì)量=0.01mol×160g/mol=1.6g，
故答案為：3Br₂+3Na₂CO₃═5NaBr+NaBrO₃+3CO₂↑；5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；1.6g；
（5）裝置Ⅲ：氯氣和溴都有毒，不能直接排空，且這幾種物質(zhì)都能和堿反應(yīng)，所以C裝置是尾氣處理裝置，盛裝的試劑是氫氧化鈉溶液，
故答案為：氫氧化鈉溶液；
（6）溴能腐蝕橡皮管和橡皮塞，與橡膠中的碳碳雙鍵發(fā)生加成反應(yīng)而使橡皮老化，
故答案為：溴蒸氣會(huì)腐蝕橡皮塞和橡皮管．

點(diǎn)評(píng) 本題考查海水資源及其綜合利用、溴單質(zhì)的制備、富集過(guò)程中分析判斷，掌握海水中提溴原理及流程是解答關(guān)鍵，考查了學(xué)生分析能力、知識(shí)綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．