Question

4．世界上绝大部分卤素都存在于海洋．海水呈微碱性，海水晒盐可以得到粗盐和卤水，对粗盐和卤水进一步加工可以得到氯气、溴以及其他一些重要的化工产品．
完成下列填空：
（1）工业上用电解饱和食盐水的方法获取氯气．写出阴极的电极反应式H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑），该反应为还原（选填“氧化”、“还原”）反应．若转移5mol电子，生成氯气56L（标准状况下）．
（2）工业上从卤水获取溴，涉及到“氧化”、“提取”等步骤．“氧化”时先在卤水中加入硫酸酸化，然后再通入氯气，硫酸酸化可以提高氯气的利用率，原因是海水呈弱碱性，氯气在海水中发生副反应Cl₂+OH^-→ClO^-+Cl^-+H₂O，造成损耗．加入硫酸可中和海水的弱碱性避免副反应发生．在“提取”过程中，用空气把溴吹出，然后用碳酸钠溶液吸收，这时溴转化为Br^-和BrO₃^-，同时有CO₂生成，写出反应的化学方程式3Br₂+3Na₂CO₃=NaBrO₃+5NaBr+3CO₂↑．
（3）用上述方法制得的液溴常溶有少量氯气，除去氯气的方法是加入溴化钠溶液，搅拌，静置，分液．
（4）足量氯气与铁反应生成氯化铁，足量碘与铁反应生成碘化亚铁．运用原子结构和元素周期律简要说明导致产物中铁元素价态不同的原因氯和碘处于同一主族，原子最外层都有7个电子，由于碘原子电子层数比氯多，原子核对最外层电子吸引力弱，所以碘得电子能力弱，单质的氧化性比氯弱，无法将铁元素氧化到+3价．

Answer 1

分析 （1）工业上用电解饱和食盐水的方法获取氯气，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，得电子的微粒发生还原反应；根据转移电子与氯气之间的关系式计算生成氯气体积；
（2）海水呈弱碱性，氯气在海水中发生副反应Cl₂+OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，加入硫酸能抑制氯气反应；
在“提取”过程中，用空气把溴吹出，然后用碳酸钠溶液吸收，这时溴转化为Br^-和BrO₃^-，同时有CO₂生成，该反应中溴和碳酸钠是反应物，溴酸钠、溴化钠和二氧化碳是产物，根据反应物和产物书写方程式；
（3）氯气能氧化溴离子生成溴单质，然后采用分液方法分离提纯；
（4）同一主族的非金属元素，随着原子序数增大，原子核外电子层数增多，原子核对最外层电子的吸引力减小，导致其单质的氧化性减弱．

解答 解：（1）工业上用电解饱和食盐水的方法获取氯气，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，所以阴极电极反应式为H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑），得电子的微粒发生还原反应，所以该电极上发生还原反应；生成1mol氯气转移2mol电子，则转移5mol电子生成2.5mol氯气，其体积=2.5mol×22.4L/mol=56L，
故答案为：H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-=H₂↑）；还原；56；
（2）海水呈弱碱性，氯气在海水中发生副反应Cl₂+OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，加入的硫酸能氢氧根离子反应而抑制氯气反应，所以加入硫酸酸化，然后再通入氯气，硫酸酸化可以提高氯气的利用率；
在“提取”过程中，用空气把溴吹出，然后用碳酸钠溶液吸收，这时溴转化为Br^-和BrO₃^-，同时有CO₂生成，该反应中溴和碳酸钠是反应物，溴酸钠、溴化钠和二氧化碳是产物，根据反应物和产物书写方程式为3Br₂+3Na₂CO₃=NaBrO₃+5NaBr+3CO₂↑，
故答案为：海水呈弱碱性，氯气在海水中发生副反应Cl₂+OH^-→ClO^-+Cl^-+H₂O，造成损耗．加入硫酸可中和海水的弱碱性避免副反应发生；3Br₂+3Na₂CO₃=NaBrO₃+5NaBr+3CO₂↑；
（3）氯气能氧化溴离子生成溴单质，然后采用分液方法分离提纯，所以其除杂方法为加入溴化钠溶液，搅拌，静置，分液，
故答案为：加入溴化钠溶液，搅拌，静置，分液；
（4）同一主族的非金属元素，随着原子序数增大，原子核外电子层数增多，原子核对最外层电子的吸引力减小，导致其单质的氧化性减弱，氯和碘处于同一主族，原子最外层都有7个电子，由于碘原子电子层数比氯多，原子核对最外层电子吸引力弱，所以碘得电子能力弱，单质的氧化性比氯弱，无法将铁元素氧化到+3价，
故答案为：氯和碘处于同一主族，原子最外层都有7个电子，由于碘原子电子层数比氯多，原子核对最外层电子吸引力弱，所以碘得电子能力弱，单质的氧化性比氯弱，无法将铁元素氧化到+3价．

点评 本题考查较综合，涉及电解原理、氧化还原反应、除杂、元素周期律等知识点，侧重考查学生分析、知识综合运用能力，明确化学反应原理、元素化合物性质、元素周期律等知识点是解本题关键，题目难度不大．