Question

20．我国有广阔的海岸线，海水综合利用大有可为．海水中Br^-含量为65mg•L^-1，从海水中提取溴的工业流程如下：

（1）以上步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是：富集溴元素．
（2）步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br₂，利用了溴的C（填序号）．
A．氧化性      B．还原性       C．挥发性      D．腐蚀性
（3）以上流程Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在下面方框内填入适当的化学计量数：
3Br₂+3CO₃^2-═1BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑
（4）上述流程中吹出的溴蒸气，也可先用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏．写出溴蒸气与二氧化硫水溶液反应的离子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．
（5）实验室从溴水中分离出溴还可以用溶剂萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的是BD（填序号）．
A．乙醇        B．四氯化碳     C．裂化汽油        D．苯
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工业溴1t，至少需要海水2×10⁴m³．

Answer 1

分析 根据流程分析可知：海水通过晒盐得到氯化钠和卤水，电解饱和氯化钠溶液得到氯气，卤水加入氧化剂氯气氧化溴离子为低浓度的单质溴溶液，通入热空气或水蒸气吹出Br₂，利用的是溴单质的易挥发性，用纯碱溶液吸收溴单质得到含Br^-、BrO₃^-的溶液，再利用加入硫酸溶液使溴酸根离子和溴离子发生氧化还原反应得到溴单质，
（1）步骤Ⅰ中已获得游离态的溴浓度很低，步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br₂，被纯碱吸收后将之转变成化合态的溴，步骤Ⅲ加入硫酸酸化，溴离子和溴酸根离子又发生氧化还原反应生成溴单质，其目的是富集溴元素；
（2）溴单质具有易挥发性；
（3）根据反应物、生成物，结合转移电子守恒、原子守恒配平方程式；
（4）溴具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，二者在水溶液中混合易发生氧化还原生成氢溴酸和硫酸；
（5）萃取剂的选取标准：萃取剂和溶质不反应、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度、萃取剂和原溶剂不互溶；
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工业溴1t，计算含溴离子的质量，海水中Br^-含量为65mg•L^-1，计算得到海水的体积，注意单位换算．

解答 解：（1）步骤Ⅰ中已获得游离态的溴浓度很低，如果直接蒸馏，生产成本较高，不利于工业生产，步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将之转变成化合态的溴，其目的是富集溴元素，降低成本，
故答案为：富集溴元素；
（2）溴易挥发，步骤Ⅱ通入热空气或水蒸气吹出Br₂，就是利用溴的挥发性，故选C，
故答案为：C；
（3）该反应中Br元素化合价由0价变为-1价、+5价，其最小公倍数是5，再结合原子守恒或电荷守恒得方程式为3Br₂+3CO₃^2-═BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑，
故答案为：3；3；1；5；3；
（4）上述流程中吹出的溴蒸气，也可以用二氧化硫水溶液吸收，再用氯气氧化后蒸馏，溴与二氧化硫水溶液反应生成硫酸和溴化氢，反应的化学方程式为：Br₂+SO₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，离子方程式：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（5）萃取剂的选取标准：萃取剂和溶质不反应、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度、萃取剂和原溶剂不互溶，
A．乙醇易溶于水，所以不能作萃取剂，故A错误；
B．四氯化碳符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故B正确；
C．裂化汽油和溴能发生加成反应，所以不能作萃取剂，故C错误；
D．苯符合萃取剂选取标准，所以能作萃取剂，故D正确；
故选BD；
（6）用上述流程制得含Br₂65%的工业溴1t，含溴元素质量=1t×65%×2=1.3t=1.3×10⁹mg，海水中Br^-含量为65mg•L^-1，溴元素守恒，则海水的体积=$\frac{1.3×1{0}^{9}mg}{65mg/L}$=2.0×10⁷L=2.0×10⁴m³，
故答案为：2.0×10⁴．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，涉及萃取剂的选取、氧化还原反应、方程式的配平等知识点，从整体上分析流程，知道每一步可能发生的反应及基本操作，再结合基本概念、基本理论是解答关键，题目难度中等．