Question

14．海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列．从海水中提取食盐和溴的过程如图1：

（1）请列举海水淡化的两种方法：蒸馏法、电渗析法．
（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到的产品有H₂、Cl₂、NaOH或H₂、NaClO．
（3）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，其目的为富集溴元素．
（4）步骤Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反应可知，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．
（5）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，绘制了如图2装置简图：请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称：冷凝管．
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是溴腐蚀橡胶．
③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℃的馏分．
④C中液体产物颜色为深红棕色，为除去该产物中仍残留的少量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．

Answer 1

分析 （1）除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程叫海水淡化，亦称海水脱盐．海水淡化的方法，基本上分为两大类：从海水中取淡水，有蒸留法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法；除去海水中的盐分，有电渗拆法、离子交换法和压渗法；
（2）电解饱和氯化钠溶液，在阳极上产生氯气，阴极上产生氢气，同时生成了氢氧化钠；如果氯气遇到氢氧化钠溶液可反应生成次氯酸钠；
（3）海水淡化得到的母液和电解氯化钠溶液生成的氯气反应，得到的溴单质浓度低，溴单质在水中有一定的溶解性且和水反应，提取时消耗过的能源和原料，降低了经济效益；
（4）SO₂吸收溴，依据氧化还原反应生成物书写基本规律，Br元素在自然中-1价稳定．由于此反应有强酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蚀设备，据此写出工业生产需要解决的问题；
（5）工业制溴中提纯溴的方法，主要是利用蒸馏方法，由于Br₂具有强氧化性，易把橡胶塞和橡胶管氧化腐蚀，所以不用橡胶塞和橡胶管；由于题干中给出信息Br₂的沸点是59℃，提纯溴必须收集59℃时的馏分，所以控制温度得到馏分是关键；C中液体为冷凝下来的纯溴，则颜色为深棕红色，除去该产物中仍残留的少量Cl₂，加入NaBr溶液，和氯气反应生成氯化钠和溴单质，达到除去氯气的目的，充分反应后，用蒸馏的方法得到．

解答 解：通过海水蒸发得到淡水、NaCl、母液，向母液中通入氯气，发生反应Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，利用热空气吹出溴，用SO₂吸收Br₂，发生反应SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，向溶液中通入氯气发生反应Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，然后采用萃取的方法获取Br₂，
（1）海水淡化的有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，故答案为：蒸馏法；电渗析法；
（2）电解NaCl溶液的反应为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，可以获得氯气和氢氧化钠，若产生的Cl₂直接与溶液中NaOH反应，还可以获得次氯酸钠，
故答案为：Cl₂；NaOH；NaClO；
（3）海水中溴元素含量较少，步骤I中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，其目的为富集溴元素，
故答案为：富集溴元素；
（4）在水溶液里溴和二氧化硫反应离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反应可知，生成物为强酸，所以除环境保护外，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，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；强酸对设备的严重腐蚀；
（5）①图中仪器B的名称是冷凝管，
故答案为：冷凝管；
②溴能腐蚀橡胶，所以整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，
故答案为：溴腐蚀橡胶；
③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℃的馏分，温度过高或过低都不利于溴的收集，
故答案为：控制温度计b的温度，并收集59℃的馏分；
④C中液体产物为溴，颜色为深红棕色，为除去该产物中仍残留的少量C1₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进行分离的操作是分液，
故答案为：深红棕色；分液．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，题目难度中等，注意从整体上把握溴的提纯过程，知道提纯过程中发生的反应及基本操作方法，再结合物质的性质分析解答．