Question

9．综合利用海水可以制备食盐、纯碱、金属镁、溴等物质，其流程如图1所示：

（1）粗盐中含有硫酸钠、氯化镁、氯化钙等可溶性杂质，为除去这些杂质得到精盐，进行如下操作：①溶解；②加过量的BaCl₂溶液；③加过量的NaOH溶液；④加过了的Na₂CO₃溶液；⑤过滤；⑥加适量的盐酸；⑦蒸发结晶．
（2）溶液Ⅱ中发生反应的化学方程式是NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
（3）Mg（OH）₂沉淀中因混有Ca（OH）₂，可选用MgCl₂溶液进行洗涤以除之．
（4）高温灼烧六水合氯化镁晶体（MgCl₂•6H₂O）所得固体是氧化镁，试写出该反应的化学方程式：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑．
（5）若在母液中通入氯气可提取海水中的溴，过程如图2：

①反应 I的离子方程式：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-．
②步骤 I中已获得Br₂，步骤 II又将Br₂还原为Br^-，其目的为富集溴元素．
③步骤 II中，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是强酸对设备的严重腐蚀．
④某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料．Br₂的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性，他们参观生产过程后，了解到如图3所示的装置：

（ I）整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是Br₂腐蚀橡胶．
（ II）实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件？控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分．
（ III）C中溶液产生颜色为深红棕色，为除去该物质中仍残留的少量Cl₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行的分离操作是分液（或蒸馏 ）．

Answer 1

分析 （1）粗盐提纯是通过溶解把不溶物与食盐初步分离、过滤把不溶物彻底除去、蒸发把食盐从溶液中分离出来而得到食盐的过程；
（2）根据碳酸钠的生产进行分析，向饱和食盐水中通入氨气再通入二氧化碳即可生成碳酸氢钠固体，碳酸氢钠受热分解即可得到碳酸钠；
（3）Mg（OH）₂沉淀中因混有Ca（OH）₂，可根据沉淀可向溶解度更小的沉淀转化选择加入MgCl₂；
（4）高温灼烧六水合氯化镁晶体（MgCl₂•6H₂O）所得固体是氧化镁，还有氯化氢和水蒸气，据此书写方程式；
（5）①氯气具有氧化性，其氧化性强于溴单质，氯气能氧化溴离子；
②步骤I中获取的溴浓度较小，步骤 II又将Br₂还原为Br^-，其目的为富集溴元素；
③步骤 II中，生成硫酸和氢溴酸都是强酸，对设备腐蚀较严重；
④（ I）溴单质是一种强氧化剂，易腐蚀橡胶制品；
（ II）为制取较纯净的溴单质，应该控制b的温度；
（ III）C溶液中含深红棕色溴单质，可以采用蒸馏或分液的方法分离．

解答 解：（1）将生成的硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、氢氧化镁沉淀从溶液中除去用过滤的方法；氯化钠和盐酸的混合溶液得到氯化钠晶体，可以用蒸发结晶的方法，除去溶液中的氯化氢和水，
故答案为：过滤；蒸发结晶；
（2）溶液Ⅱ中为氯化钠和氨水的混合液，为了提高二氧化碳的溶解度，加入二氧化碳后，NaCl、NH₃、CO₂等发生反应生成NaHCO₃和NH₄Cl，
故答案为：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
（3）Mg（OH）₂ 和Ca（OH）₂ 两种沉淀中氢氧化镁溶解度更小，可以加入 MgCl₂ 使Ca（OH）₂ 转化为 Mg（OH）₂ 沉淀，
故答案为：MgCl₂；
（4）从题意看出，高温灼烧六水合氯化镁晶体（MgCl₂•6H₂O）所得固体只有氧化镁，氯元素、氢元素和氧元素要成为氯化氢和水蒸气释放出去，该反应的化学方程式：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑，
故答案为：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑；
（5）①氯气具有氧化性，其氧化性强于溴单质，氯气能氧化溴离子，反应实质为：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-，
故答案为：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-；
②步骤I中已获得Br₂，步骤II中又将Br₂还原为Br^-，步骤I中获取的溴浓度较小，所以其目的是富集溴元素；
故答案为：富集溴元素；
③溴具有强氧化性，二氧化硫具有还原性，二者能发生氧化还原生成硫酸和氢溴酸，离子反应方程式为：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；生成的两种酸都是强酸，对设备腐蚀较严重，所以要解决的主要问题是设备被腐蚀问题，
故答案为：强酸对设备的严重腐蚀；
④（ I）控制温度59℃，使溴单质挥发，通过冷凝得到呈深红棕色的液态溴单质，同时避免污染环境，最后进行尾气吸收，由于溴单质是一种强氧化剂，易腐蚀橡胶制品，所以整套装置不能用橡胶塞和橡胶管，
故答案为：Br₂腐蚀橡胶；
（ II）为制取较纯净的溴单质，应该控制b的温度，以便使溴被蒸馏，再经过冷凝得到溴单质，
故答案为：控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分；
（ III）溴的沸点是59℃，溴蒸气冷凝后得到溴单质，溴单质是深红棕色，溴和水的沸点不同、溴在水中的溶解度小于在有机溶剂中的溶解度，所以可以采用蒸馏或分液的方法分离，
故答案为：深红棕色；分液（或蒸馏 ）．

点评 本题以海水资源综合利用为载体考查了氧化还原反应、物质的分离和提纯、工艺流程等知识点，能从整体上把握工艺流程，知道物质间的反应、每一步的目的，题目难度中等．