Question

17．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示．

（1）为有效除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质，加入试剂的合理顺序为BC．
A．先加NaOH，后加Na₂CO₃，再加BaCl₂
B．先加NaOH，后加BaCl₂，再加Na₂CO₃
C．先加BaCl₂，后加NaOH，再加Na₂CO₃
（2）在隔膜法电解食盐水时，电解槽阳极区的电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl₂与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H₂，相应的化学方程式为NaCl+H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．
（3）氯碱工业制得的氯气可用于生产半导体材料硅，其流程如下：

 ①石英砂的主要成分是SiO₂，在制备粗硅时，焦炭的作用是还原剂．
②粗硅与氯气反应后得到的液态四氯化硅中常混有一些杂质，必须进行分离提纯．其提纯方法为蒸馏．
③由四氯化硅得到高纯硅的化学方程式是SiCl₄+2H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl
（4）本工艺流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg（OH）₂，能否按Br₂、Mg（OH）₂、CaSO₄的顺序制备？原因是否，如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，产品不纯．
（5）工业上采用电解MgCl₂的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为Mg²⁺+2e^-=Mg，从MgCl₂溶液得到MgCl₂固体的方法是在氯化氢气流中加热蒸发；有同学认为可加热Mg（OH）₂得到MgO，再电解熔融MgO制金属镁，你同意该同学的想法吗？为什么？不同意，因为MgO熔点很高，熔融时耗费大量的能量而增加生产成本．

Answer 1

分析 （1）加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以同时除去过量的钡离子；
（2）电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应物为氯化钠、水；
（3）①石英砂主要成分为二氧化硅，粗硅提纯是利用碳做还原剂还原二氧化硅为单质硅，二氧化硅和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应中二氧化硅为氧化剂，碳为还原剂；
②混合物的沸点不同，可用蒸馏的方法分离；
③根据反应物和生成物结合质量守恒定律书写化学方程式．
（4）根据若先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀；硫酸钙属于微溶物，可以先使其沉淀下来，在沉淀镁离子，若先沉淀镁离子，则会有部分硫酸钙掺杂在氢氧化镁中，使固体不纯；
（5）根据电解时，阴极是阳离子放电，氯化镁溶液中得到氯化镁固体，需要防止镁离子的水解，MgO熔点远高于MgCl₂，应注意节约能源．

解答 解：（1）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后，是为除去过量的钡离子，显然选项BC符合，故答案为：BC；
（2）电解饱和食盐水时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；阴极是氢离子得电子生成氢气的过程为2H⁺+2e^-=H₂↑，采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl₂与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H₂，相应的化学方程 NaCl+H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO+H₂↑；
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；NaCl+H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO+H₂↑；
（3）①石英砂的主要成分是二氧化硅，制备粗硅发生SiO₂+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+2CO↑，二氧化硅和碳在高温下反应生成硅和一氧化碳，反应中二氧化硅为氧化剂，碳为还原剂，
故答案为：SiO₂；还原剂；
②粗硅与氯气反应后得到沸点较低的液态四氯化硅，其中常混有一些高沸点、难挥发性杂质，因沸点不同，则分离提纯法选蒸馏法，故答案为：蒸馏；
③四氯化硅与氢气在高温条件下反应得到高纯硅和氯化氢气体，该反应为SiCl₄+2H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl↑，
故答案为：SiCl₄+2H₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Si+4HCl↑；
（4）工艺流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg（OH）₂，不能沉淀Mg（OH）₂，硫酸钙为微溶物，如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，使产品不纯，
故答案为：否，如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，产品不纯；
（5）电解熔融MgCl₂可得到金属镁，镁离子在阴极放电，电极反应方程式为：Mg²⁺+2e^-=Mg，为防止镁离子水解生成氢氧化镁沉淀，从MgCl₂溶液得到MgCl₂固体的方法是在氯化氢气流中加热蒸发，MgO熔点远高于MgCl₂，应注意节约能源，可用氯化镁代替，
故答案为：Mg²⁺+2e^-=Mg；在氯化氢气流中加热蒸发；不同意，因为MgO熔点很高，熔融时耗费大量的能量而增加生产成本．

点评 本题以从海水中提取镁为背景，考查物质的分离、提纯，盐类水解，电解原理应用，节能减排等知识，培养了学生运用知识的能力，题目难度中等．