Question

9．海洋约占地球表面积的71%，海水化学资源的利用具有非常广阔的前景．
（1）海水晒盐可获得粗盐，在实验室中粗盐经过溶解、过滤、蒸发可制得精盐．
（2）镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的，其主要步骤如下：

①为了使MgSO₄转化为Mg（OH）₂，试剂①可以选用氢氧化钠溶液，要使MgSO₄完全转化为沉淀，加入试剂①的量应过量；
②试剂②可以选用盐酸；
③试从节约能源、提高金属镁的纯度分析，以下适宜的冶镁方法是C．
A．Mg（OH）₂$\stackrel{△}{→}$ MgO$→_{2800℃}^{电解}$Mg
B．Mg（OH）₂$\stackrel{△}{→}$ MgO$→_{还原}^{C}$Mg
C．Mg（OH）₂ $\stackrel{HCl}{→}$ MgCl₂ $→_{714℃}^{电解}$ Mg
 D．Mg（OH）₂ $\stackrel{HCl}{→}$ MgCl₂ $→_{还原}^{活泼金属}$ Mg
（3）溴及其化合物用途十分广泛，我国正在大力开展海水提溴的研究和开发工作．工业以浓缩海水为原料提取溴的部分过程如下：

某课外小组在实验室模拟上述过程设计以下装置进行实验（所有橡胶制品均已被保护，夹持装置已略去）：

①A装置中通入a气体的目的是（用离子方程式表示）Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂ ；
②A装置中通入a气体一段时间后，停止通入，改通热空气．通入热空气的目的是吹出Br₂ 
③反应过程中，B装置中有SO₄^2-生成．检验SO₄^2-的方法是取少量B装置中反应后的溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，证明有SO₄^2-；
④C装置的作用是吸收未反应的Cl₂、Br₂和SO₂．

Answer 1

分析 根据题中工业流程图可知，海水中加入碱，使镁离子沉淀，得到氢氧化镁，氢氧化镁溶于盐酸得氯化镁溶液，氯化镁溶液在酸性条件下蒸发得无水氯化镁，电解熔融的氯化镁可得镁．
（1）粗盐提纯的主要步骤是：溶解、过滤、蒸发；
（2）①利用复分解反应及MgSO₄转化为Mg（OH）₂时阴离子的变化来选择试剂；
②利用复分解反应及Mg（OH）₂转化为MgCl₂时阴离子的变化来选择试剂；
③MgO的熔点高，制备镁一般利用电解熔融的MgCl₂；
（3）由流程可知，氯气与浓缩海水中溴离子发生氧化还原反应生成溴，在吹出塔中富集溴，然后在吸收塔中溴、二氧化硫和水发生氧化还原反应生成硫酸和HBr；由实验装置可知，a为氯气，可氧化溴离子，热空气可将生成的溴蒸气吹出，气体b为二氧化硫，在B装置中发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，C装置为尾气处理装置，吸收氯气、二氧化硫、溴等，以此来解答．

解答 解：（1）海水晒盐可获得粗盐，粗盐提纯的主要步骤是：溶解、过滤、蒸发，在实验室中粗盐经过溶解、过滤、蒸发得到溶质固体，
故答案为：过滤，蒸发；
（2）①使MgSO₄转化为Mg（OH）₂，应选择碱，在转化中不引入新的离子，则试剂①选择过量的NaOH，故答案为：氢氧化钠溶液，过量；
②Mg（OH）₂转化为MgCl₂时，酸能溶解沉淀，由阴离子可知，试剂②可以选用盐酸，故答案为：盐酸；
③MgO的熔点高，不能利用电解或还原法来制备镁，则ABD错误；适宜的冶镁方法是C，故答案为：C；
（3）①要想使溴离子变成溴单质，则加入的a能和溴离子发生反应生成溴单质，氯气能和溴离子发生置换反应生成溴单质，离子反应方程式为Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，
故答案为：Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂；
②溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出Br₂，故答案为：吹出Br₂；
③使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的，可知气体b为SO₂，发生的反应为Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，反应过程中，B装置中有SO₄^2-生成．检验SO₄^2-的方法是取少量B装置中反应后的溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，证明有SO₄^2-，
故答案为：取少量B装置中反应后的溶液于试管中，滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，证明有SO₄^2-；
④氯气不可能完全反应，氯气和溴离子反应生成溴单质，未反应的二氧化硫、氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以C装置是尾气处理装置，可知C的作用为吸收未反应的Cl₂、Br₂和SO₂，
故答案为：吸收未反应的Cl₂、Br₂和SO₂．

点评 本题考查镁的制备，明确海水中镁的制备的流程及试剂的选择来分析解答，注意MgO的熔点高是学生解答中易忽略的地方，制备镁利用电解法，题目中等．