Question

14．海水是巨大的资源宝库，如图是以海水资源获取某些重要化工原料的流程示意图．

回答下列问题：
（1）用于电解的食盐水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质．除杂操作时往粗盐水中先加入过量的BaCl₂（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去．经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，其原因是BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中存在大量CO₃^2-时，BaSO₄（s）会部分转化为BaCO₃（s）．
[已知：Ksp（BaSO₄）=1.1×10^-10、Ksp（BaCO₃）=5.1×10^-9]
（2）操作B需加入下列试剂中的一种，最合适的是c（选填编号）．
a．氢氧化钠溶液      b．氨水      c．石灰乳       d．碳酸钠溶液
（3）向苦卤中通入Cl₂，发生反应的离子方程式是Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-．上图中虚线框内流程的主要作用是富集Br₂，上图流程中与之目的相同的还有两处分别是海水蒸发结晶得到粗盐、苦卤→Mg（OH）₂→MgCl₂溶液．

Answer 1

分析 海水晒盐过滤得到苦卤和粗盐，粗盐精制得到饱和食盐水，电解得到氢氧化钠和次氯酸钠，苦卤中加入石灰乳沉淀镁离子形成氢氧化镁沉淀，过滤得到氢氧化镁沉淀中加入盐酸溶解得到氯化镁溶液，蒸发浓缩，冷却结晶得到氯化镁晶体，在氯化氢气流中加热得到氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁；苦卤中通入氯气氧化溴离子为单质溴，用二氧化硫水溶液吸收溴单质，得到HBr，再通入氯气氧化溴化氢得到溴单质，富集溴元素，用水蒸气吹出蒸馏得到液溴，
（1）在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去．根据提供的Ksp数据，在后面加入碳酸钠时，发生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
（2）根据工业制镁的原理从原料的成本以及性质来分析；
（3）氯气氧化溴离子得到单质溴；操作C是用二氧化硫吸收溴，生成溴化氢和硫酸；根据起初有溴最终也有溴，考虑物质的富集；根据流程图可知氯化钠、氯化镁的富集．

解答 解：（1）加入过量的Na₂CO₃和NaOH，可分别除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中存在大量CO₃^2-时，发生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）会部分转化为BaCO₃（s），
故答案为：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中存在大量CO₃^2-时，BaSO₄（s）会部分转化为BaCO₃（s）；
（2）工业制镁：把海边的贝壳制成生石灰：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，在海水中加入生石灰：CaO+H₂O═Ca（OH）₂，在引入的海水中加入石灰乳，发生反应：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂↓+CaCl₂，这样原料的成本低，且能将镁离子全部沉淀下来，所以最合适的是石灰乳，
故选：c；
（3）氯气氧化溴离子得到单质溴，离子方程式为：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，起初有溴最终也有溴，图中虚线框内流程的主要作用为溴的富集；根据流程图可判断海水蒸发结晶得到粗盐；苦卤→Mg（OH）₂→MgCl₂溶液等均是氯化钠，氯化镁的富集，
故答案为：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-；富集Br₂；海水蒸发结晶得到粗盐；苦卤→Mg（OH）₂→MgCl₂溶液．

点评 本题考查了海水资源的利用，序言提纯，溴、镁的制备过程分析，该题侧重对学生基础知识的巩固与训练，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，属于中等难度的试题，试题综合性强．