- 化学与资源开发利用
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空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一.以海水提盐后得到的苦卤为原料,提溴的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤②的离子方程式为______、步骤④的离子方程式为______.
(2)⑥的蒸馏过程中,溴出口温度要控制在80-900C.温度过高或过低都不利于生产,理由是______.
(3)步骤②后,已经得到了含溴的海水,为什么不能直接进行蒸馏得到液溴,而要经过一系列后续操作,原因是______.
正确答案
解:(1)Cl2可将Br-氧化为Br2,Br2和SO2发生氧化还原反应生成HBr和H2SO4,反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-,
故答案为:Cl2+2Br-═Br2+2Cl-;Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-.
(2)步骤⑥的蒸馏过程中,溴出口温度为何要控制在80-90℃,应为温度过高,大量水蒸气排出,溴气中水增加; 温度过低,溴不能完全蒸出,吸收率低,温度过高或过低都不利于生产,故答案为:理由是温度过高会蒸出大量水,过低不便于溴的蒸出;
(3)氯化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,产量低,应经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程进行富集,故答案为:原因是溴的浓度太低、蒸馏效率低成本太高.
解析
解:(1)Cl2可将Br-氧化为Br2,Br2和SO2发生氧化还原反应生成HBr和H2SO4,反应的离子方程式为Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-,
故答案为:Cl2+2Br-═Br2+2Cl-;Br2+SO2+2H2O═4H++SO42-+2Br-.
(2)步骤⑥的蒸馏过程中,溴出口温度为何要控制在80-90℃,应为温度过高,大量水蒸气排出,溴气中水增加; 温度过低,溴不能完全蒸出,吸收率低,温度过高或过低都不利于生产,故答案为:理由是温度过高会蒸出大量水,过低不便于溴的蒸出;
(3)氯化后的海水虽然含有溴单质,但浓度低,产量低,应经过“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程进行富集,故答案为:原因是溴的浓度太低、蒸馏效率低成本太高.
海水资源的利用具有广阔前景.海水中主要离子的含量如下:
(1)电渗析法淡化海水示意图如图甲所示,其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过.
①阳极主要电极反应式是______.
②在阴极附近产生少量白色沉淀,其成分有______和CaCO3,生成CaCO3的离子方程式是______.
③淡水的出口为______(填“a”、“b”或“c”).
(2)利用海水可以提取溴和镁,提取过程如图乙所示:
①提取溴的过程中,经过2次Br-→Br2转化的目的是______,吸收塔中发生反应的离子方程式是______.解释通空气的目的是______.
②从MgCl2溶液中得到MgCl2•6H2O晶体的主要操作是______、过滤、洗涤、干燥.
③依据上述流程,若将10m3海水中的溴元素转化为工业溴,至少需要标准状况下Cl2的体积为______L(忽略Cl2溶解).
正确答案
解:(1)依据电渗析法淡化海水示意图分析,阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过.所以阳极上是阴离子失电子发生氧化反应,海水中的氯离子失电子生成氯气;阴极是氢离子得到电子发生还原反应,阴极附近氢氧根离子浓度增大,和镁离子生成氢氧化镁沉淀;海水中含有碳酸氢根离子、钙离子,氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙;在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,所以水在b处流出,
①阳极主要电极反应式是海水选的阴离子失电子发生氧化反应,氯离子放电能力大于氢氧根离子,所以电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;
②在阴极附近产生少量白色沉淀,阴极是氢离子得到电子发生还原反应,阴极附近氢氧根离子浓度增大,和镁离子生成氢氧化镁沉淀;海水中含有碳酸氢根离子、钙离子,氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙;生成碳酸钙沉淀的离子方程式为:Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O,
故答案为:Mg(OH)2;Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O;
③在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,通过用一段时间海水中的 阴阳离子在两个电极放电,所以水在b处流出,故答案为:b;
(2)①依据利用海水可以提取溴和镁,流程中提取溴的过程中,经过2次Br-→Br2转化的目的是更多的得到溴单质,提取过程对溴元素进行富集;吸收塔内通入的是二氧化硫气体是和溴单质反应生成溴离子,在蒸馏塔中被氯气氧化得到更多的溴单质,吸收塔中反应的离子方程式为;SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-;通空气的目的是通入空气将Br2蒸气带出,使Br2(g)⇌Br2(aq)或Br2+H2O⇌HBr+HBrO平衡向左移动,
故答案为:提取过程对溴元素进行富集;SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-;通入空气将Br2蒸气带出,使Br2(g)⇌Br2(aq)或Br2+H2O⇌HBr+HBrO平衡向左移动;
②从MgCl2溶液中得到MgCl2•6H2O晶体的主要操作是:加热浓缩、冷却结晶,故答案为:加热浓缩、冷却结晶;
③若将10m3海水中的溴元素转化为工业溴,依据图表中溴元素含量为64mg/L,10m3海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10-3=640g;物质的量==8mol,依据反应计算得到:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,消耗氯气物质的量为:4mol;提取过程中需要两次通入氯气实现溴离子被氧化,所以至少需要标准状况下Cl2的物质的量为8 mol标准状况下体积为 8mol×22.4L/mol=179.2L,
故答案为:179.2
解析
解:(1)依据电渗析法淡化海水示意图分析,阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过.所以阳极上是阴离子失电子发生氧化反应,海水中的氯离子失电子生成氯气;阴极是氢离子得到电子发生还原反应,阴极附近氢氧根离子浓度增大,和镁离子生成氢氧化镁沉淀;海水中含有碳酸氢根离子、钙离子,氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙;在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,所以水在b处流出,
①阳极主要电极反应式是海水选的阴离子失电子发生氧化反应,氯离子放电能力大于氢氧根离子,所以电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑,故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;
②在阴极附近产生少量白色沉淀,阴极是氢离子得到电子发生还原反应,阴极附近氢氧根离子浓度增大,和镁离子生成氢氧化镁沉淀;海水中含有碳酸氢根离子、钙离子,氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙;生成碳酸钙沉淀的离子方程式为:Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O,
故答案为:Mg(OH)2;Ca2++OH-+HCO3-=CaCO3↓+H2O;
③在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,通过用一段时间海水中的 阴阳离子在两个电极放电,所以水在b处流出,故答案为:b;
(2)①依据利用海水可以提取溴和镁,流程中提取溴的过程中,经过2次Br-→Br2转化的目的是更多的得到溴单质,提取过程对溴元素进行富集;吸收塔内通入的是二氧化硫气体是和溴单质反应生成溴离子,在蒸馏塔中被氯气氧化得到更多的溴单质,吸收塔中反应的离子方程式为;SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-;通空气的目的是通入空气将Br2蒸气带出,使Br2(g)⇌Br2(aq)或Br2+H2O⇌HBr+HBrO平衡向左移动,
故答案为:提取过程对溴元素进行富集;SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-;通入空气将Br2蒸气带出,使Br2(g)⇌Br2(aq)或Br2+H2O⇌HBr+HBrO平衡向左移动;
②从MgCl2溶液中得到MgCl2•6H2O晶体的主要操作是:加热浓缩、冷却结晶,故答案为:加热浓缩、冷却结晶;
③若将10m3海水中的溴元素转化为工业溴,依据图表中溴元素含量为64mg/L,10m3海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10-3=640g;物质的量==8mol,依据反应计算得到:2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,消耗氯气物质的量为:4mol;提取过程中需要两次通入氯气实现溴离子被氧化,所以至少需要标准状况下Cl2的物质的量为8 mol标准状况下体积为 8mol×22.4L/mol=179.2L,
故答案为:179.2
海水资源的综合利用十分重要,不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )
正确答案
解析
解:A.通过氯气将溴离子和碘离子氧化为溴单质和碘单质,是化学变化,故A错误;
B.可从海水中获得氯化钠,电解熔融氯化钠得到钠和氯气,是化学变化,可从海水中获得氯化镁,通过电解熔融的氯化镁得到镁和氯气,是化学变化,故B错误;
C.可从海水中获得氯化钠,配制成饱和食盐水,然后电解,即得烧碱、氢气和氯气,是化学变化,故C错误;
D.把海水用蒸馏等方法可以得到淡水,把海水用太阳暴晒,蒸发水分后即得食盐,不需要化学变化就能够从海水中获得,故D正确;
故选:D;
海水是重要的资源,可以制备一系列物质如图.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、步骤④是溴离子被氧化为溴单质,步骤⑤是溴单质被还原为溴化氢,步骤⑥溴元素被氧化为溴单质,故A错误;
B.镁离子用氢氧根离子沉淀,加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀,硫酸根离子用钡离子沉淀,加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀,至于先除镁离子,还是先除硫酸根离子都行,钙离子用碳酸根离子沉淀,除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀,但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后,这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡,离子都沉淀了,在进行过滤,最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子,所以正确的顺序为:②加过量的氢氧化钠溶液 ⑤加过量的氯化钡溶液 ④加过量的碳酸钠溶液 ①过滤 ③加适量盐酸,故B正确;
C.步骤②中,应先通NH3,再通CO2,目的是增多二氧化碳溶解生成碳酸氢钠晶体,故C错误;
D.步骤③MgCl2•6H2O氯化镁水溶液中水解,加热促进水解,晶体不能在空气中直接加热脱水,应在氯化氢气流中加热失水,故D错误;
故选B.
海水占地球总储水量的97.2%.若把海水淡化和化工生产结合起来,既可以解决淡水资源缺乏的问题,又可以充分利用海洋资源.
(1)海水中含有大量的氯化钠.请写出氯原子的原子结构示意图______;
(2)目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法.蒸馏法是将海水变成蒸汽,蒸汽经过冷却而得高纯度淡水,由此可判断蒸馏法是______(填物理变化、化学变化);
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,又称为“氯碱工业”.电解饱和食盐水的化学方程式为______;
(4)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法,该方法的流程如下:试写出④的化学反应方程式______.
正确答案
物理变化
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
NaHSO3+HCl=NaCl+SO2↑+H2O
解析
解:(1)根据氯原子的原子序数17,则氯原子的原子结构示意图为:,
(2)由于蒸馏法只是水的状态由液态到气态再到液态的过程,所以属于物理变化;
(3)根据电解原理,可得2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(4)因弱酸的酸式盐能与强酸反应:NaHSO3+HCl=NaCl+SO2↑+H2O;
故答案为:(1)
(2)物理变化
(3)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(4)NaHSO3+HCl=NaCl+SO2↑+H2O
根据如图海水综合利用的工业流程图,判断下列说法不正确的是
已知:MgCl2•6H2O受热生成Mg(OH) Cl和HCl气体等.( )
正确答案
解析
解:A.过程①的提纯中过滤属于物理过程,但是除去镁离子、碳酸根离子、硫酸根离子属于化学过程;过程②电解饱和食盐水获得了氯气和氢气两种单质,故A正确;
B.因MgCl2•6H2O受热生成Mg(OH)Cl和HCl气体等,直接灼烧得不到MgCl2,若要由MgCl2•6H2O灼烧即可制得无水MgCl2,为防止Mg2+发生水解,应在HCl气氛中进行,故B正确;
C.因2Br-+Cl2 =Br2 +2Cl-,每氧化0.2molBr-需消耗0.1molCl2,0.1molCl2的体积标准状况为2.24L,在其他状况下不一定为2.24L,故C错误;
D.因Br2+SO2 +2H2O=2HBr+H2SO4,反应后溶液呈酸性,能与金属容器反应,故D正确;
故选C.
综合利用海水可以为人类提供丰富的化学资源,下述说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.将苦卤浓缩、氧化,鼓入热空气或水蒸气可提取溴,故A正确;
B.在苦卤中加石灰乳过滤得沉淀,然后加盐酸,经浓缩、结晶、脱水、电解可以得到金属镁,故B正确;
C.海水中含有钠元素,通过蒸发溶剂可以从海水中提取氯化钠,通电电解熔融氯化钠生成钠和氯气,钠是活泼金属,不能从海水中直接提取金属Na,故C错误;
D.海水中含有钠离子和氯离子,经过物理变化,利用氯化钠溶解度随温度变化不大,蒸发溶剂就可以得到氯化钠,从而从海水中直接提取NaCl,故D正确;
故选C.
从海水中提取镁,正确的方法是电解NaOH( )
正确答案
解析
解:镁为活泼金属,可用电解法冶炼,由表中数据可知MgO熔点较高,需消耗较多能源,工业用电解熔融MgCl2方法的冶炼金属镁,
海水中存在MgCl2,如从海水中提取镁,应先分离出MgCl2,可先加入石灰乳生成Mg(OH)2,然后加入盐酸生成MgCl2,经蒸发、结晶、洗涤、干燥后得到纯净的MgCl2,电解MgCl2可生成Mg,即:海水 Mg(OH)2
MgCl2溶液→MgCl2晶体
Mg,
故选B.
海水中含有氯化镁,是镁的重要来源之一.从海水中制取镁,某同学设计了如下步骤:
①把贝壳制成石灰乳
②直接往海水中加石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物
③将沉淀物与盐酸反应,结晶、过滤、干燥产物
④将得到的产物熔融后电解.
(1)下列说法不正确的是______(填代号)
A.此法的优点之一是原料来源丰富
B.进行①②③步骤的目的是从海水中提取氯化镁
C.第④步电解制镁是由于镁是很活泼的金属
D.以上制取镁的过程中涉及的反应有分解反应、化合反应和置换反应
(2)步骤②不够合理,理由是______.
正确答案
解:从海水中制取镁:①把贝壳制成石灰乳,贝壳高温分解:CaCO3CaO+CO2↑,加入海水溶液中,CaO+H2O═Ca(OH)2,制成石灰乳;
②直接往海水中加石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物:MgCl2+Ca(OH)2═Mg(OH)2↓+CaCl2,通过过滤得到滤渣Mg(OH)2↓;
③将沉淀物与盐酸反应加入盐酸2HCl+Mg(OH)2═MgCl2+2H2O,结晶、过滤、干燥产物,得到无水氯化镁;
④将得到的产物MgCl2熔融后电解,得到镁和氯气:MgCl2Mg+Cl2↑;
(1)A.原料来源于海水,故原料来源丰富,故A正确;
B.①贝壳煅烧得到生石灰,生石灰加水得到石灰乳,②在海水中加入石灰乳,得到氢氧化镁;③氢氧化镁与盐酸反应得到氯化镁,在氯化氢气流中干燥产物得到无水氯化镁,进行①②③步骤的目的是从海水中提取氯化镁,故B正确;
C.镁是很活泼的金属,可用电解法制得,故C正确;
D.①为分解反应和化合反应,②为复分解反应,③为复分解反应,④为分解反应,整个变化过程中无置换反应,故D错误,
故答案为:D;
(2)海水中镁离子浓度小,沉淀剂的用量大,不经济.应利用晒盐后的苦卤水或利用太阳能蒸发浓缩后,再加入沉淀剂,
故答案为:海水中镁离子浓度小,沉淀剂的用量大,不经济.应利用晒盐后的苦卤水或利用太阳能蒸发浓缩后,再加入沉淀剂;
解析
解:从海水中制取镁:①把贝壳制成石灰乳,贝壳高温分解:CaCO3CaO+CO2↑,加入海水溶液中,CaO+H2O═Ca(OH)2,制成石灰乳;
②直接往海水中加石灰乳,沉降、过滤、洗涤沉淀物:MgCl2+Ca(OH)2═Mg(OH)2↓+CaCl2,通过过滤得到滤渣Mg(OH)2↓;
③将沉淀物与盐酸反应加入盐酸2HCl+Mg(OH)2═MgCl2+2H2O,结晶、过滤、干燥产物,得到无水氯化镁;
④将得到的产物MgCl2熔融后电解,得到镁和氯气:MgCl2Mg+Cl2↑;
(1)A.原料来源于海水,故原料来源丰富,故A正确;
B.①贝壳煅烧得到生石灰,生石灰加水得到石灰乳,②在海水中加入石灰乳,得到氢氧化镁;③氢氧化镁与盐酸反应得到氯化镁,在氯化氢气流中干燥产物得到无水氯化镁,进行①②③步骤的目的是从海水中提取氯化镁,故B正确;
C.镁是很活泼的金属,可用电解法制得,故C正确;
D.①为分解反应和化合反应,②为复分解反应,③为复分解反应,④为分解反应,整个变化过程中无置换反应,故D错误,
故答案为:D;
(2)海水中镁离子浓度小,沉淀剂的用量大,不经济.应利用晒盐后的苦卤水或利用太阳能蒸发浓缩后,再加入沉淀剂,
故答案为:海水中镁离子浓度小,沉淀剂的用量大,不经济.应利用晒盐后的苦卤水或利用太阳能蒸发浓缩后,再加入沉淀剂;
从海水中可以获得淡水、食盐并可提取镁和溴等物质.
(1)海水淡化的方法主要有______(填一种).
(2)经过化学变化才能从海水中获得的物质是______(填序号)
A 氯、溴、碘 B 钠、镁、铝 C 烧碱、氢气 D 食盐、淡水
(3)从海水中提取镁的流程如图所示:
反应①的离子方程式为______.反应②的化学方程式为______.
(4)从海水中提取溴的主要步骤是向浓缩的海水中通入氯气,将溴离子氧化,该反应的离子方程式为______.
正确答案
解:(1)海水淡化的常用方法为:海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、离子交换法,
故答案为:海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、离子交换法(选填其中一个);
(2)A.通过电解熔融氯化钠得到钠和氯气,是化学变化,通过氯气将溴离子和碘离子氧化为溴单质和碘单质,是化学变化,故A正确;
B.通过电解熔融氯化钠得到钠和氯气,是化学变化,通过电解熔融的氯化镁和氧化铝即得镁和铝,是化学变化,故B正确;
C.可从海水中获得氯化钠,然后电解饱和食盐水,即得烧碱、氢气和氯气,是化学变化,故C正确;
D.把海水用蒸馏等方法可以得到淡水,把海水用太阳暴晒,蒸发水分后即得食盐,不需要化学变化就能够从海水中获得,故D错误;
故答案为:ABC;
(3)因反应①是Mg(OH)2与盐酸反应:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,反应的离子方程式为:Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O;
反应②是电解熔融MgCl2,反应的化学方程式为:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,
故答案为:Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O;MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;
(4)氯气能氧化溴离子得到氯离子和单质溴,反应的离子方程式为:2Br-+Cl2═Br2+2Cl-,
故答案为:2Br-+Cl2═Br2+2Cl-.
解析
解:(1)海水淡化的常用方法为:海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、离子交换法,
故答案为:海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、离子交换法(选填其中一个);
(2)A.通过电解熔融氯化钠得到钠和氯气,是化学变化,通过氯气将溴离子和碘离子氧化为溴单质和碘单质,是化学变化,故A正确;
B.通过电解熔融氯化钠得到钠和氯气,是化学变化,通过电解熔融的氯化镁和氧化铝即得镁和铝,是化学变化,故B正确;
C.可从海水中获得氯化钠,然后电解饱和食盐水,即得烧碱、氢气和氯气,是化学变化,故C正确;
D.把海水用蒸馏等方法可以得到淡水,把海水用太阳暴晒,蒸发水分后即得食盐,不需要化学变化就能够从海水中获得,故D错误;
故答案为:ABC;
(3)因反应①是Mg(OH)2与盐酸反应:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,反应的离子方程式为:Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O;
反应②是电解熔融MgCl2,反应的化学方程式为:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,
故答案为:Mg(OH)2+2H+═Mg2++2H2O;MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;
(4)氯气能氧化溴离子得到氯离子和单质溴,反应的离子方程式为:2Br-+Cl2═Br2+2Cl-,
故答案为:2Br-+Cl2═Br2+2Cl-.
海水是巨大的资源宝库,可以进行综合利用.从海水中提取食盐和溴的过程如下:
(1)请写出一种海水淡化的方法:______.
(2)步骤Ⅰ获得Br2的离子方程式为______;
(3)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸气转化为氢溴酸以达到富集的目的.其反应的化学方程式为Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr,在该反应中,氧化剂是______(填化学式).若反应中生成2molHBr,则消耗______molSO2,若完全吸收后的酸溶液体积为500mL,则溶液中氢离子浓度为______mol/L.
(4)根据上述反应判断SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是______.
正确答案
解:(1)淡化海水的方法有:蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法等,故答案为:蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法(任选一种);
(2)氯气具有氧化性,能氧化溴离子生成单质溴:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,故答案为:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;
(3)因Br2中Br的化合价从0价降低为-1价,Br2是氧化剂,
由Br2 +SO2 +2H2O=H2SO4 +2HBr
1mol 1mol 1mol 2mol
所以消耗1molSO2,1molH2SO4 和 2molHBr共电离产生4mol氢离子,所以溶液中氢离子浓度为=8mol/L,故答案为:Br2;1;8;
(4)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,因氧化性:氧化剂大于氧化产物,所以氧化性:Cl2>Br2;
Br2+SO2 +2H2O=H2SO4 +2HBr,因氧化性:氧化剂大于还原剂,所以氧化性:Br2>SO2;
故答案为:Cl2>Br2>SO2.
解析
解:(1)淡化海水的方法有:蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法等,故答案为:蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法(任选一种);
(2)氯气具有氧化性,能氧化溴离子生成单质溴:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,故答案为:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;
(3)因Br2中Br的化合价从0价降低为-1价,Br2是氧化剂,
由Br2 +SO2 +2H2O=H2SO4 +2HBr
1mol 1mol 1mol 2mol
所以消耗1molSO2,1molH2SO4 和 2molHBr共电离产生4mol氢离子,所以溶液中氢离子浓度为=8mol/L,故答案为:Br2;1;8;
(4)Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,因氧化性:氧化剂大于氧化产物,所以氧化性:Cl2>Br2;
Br2+SO2 +2H2O=H2SO4 +2HBr,因氧化性:氧化剂大于还原剂,所以氧化性:Br2>SO2;
故答案为:Cl2>Br2>SO2.
水资源非常重要,海水淡化是海岛地区提供淡水的重要手段,所谓海水淡化是指除去海水中的盐分以获得淡水的工艺过程(又称海水脱盐),其方法较多,如反渗透法、水合物法、电渗透法、离子交换法和压渗法等.下列方法中也可以用来进行海水淡化的是( )
正确答案
解析
解:A、通过过滤不能把水中的氯化钠等物质除去,不能使海水淡化,故A错误;
B、蒸馏法是把水从水的混合物中分离出来,得到纯净的水,故B正确;
C、利用分液析法不能实现把水中的氯化钠等物质除去,不能使海水淡化,故C错误;
D、对于微溶于水的有机物,可用萃取法,水中没有微溶于水的有机物,故C错误;
故选:B.
综合利用海水可以制备食盐、纯碱、金属镁等物质,其流程如图所示:
(1)反应①~⑤中,属于氧化还原反应的是______(填编号).
(2)写出反应②的离子方程式______.
(3)X溶液中的主要阳离子是Na+和______.
(4)粗盐中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等可溶性杂质,为制得纯净的NaCl晶体,操作如下:
①溶解;②依次加入过量的BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液;③______;④加适量盐酸;⑤______.(请补全缺少的实验步骤)
(5)检验纯碱样品中是否含NaCl应选用的试剂是______.
正确答案
解:(1)①石灰乳与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,元素化合价不变,非氧化还原反应;
②氢氧化镁沉淀与盐酸反应生成氯化镁和水,元素化合价不变,非氧化还原反应;
③氯化镁溶液蒸发浓缩得到氯化镁晶体,元素化合价不变,非氧化还原反应;
④氯化镁晶体分解得到氯化镁和水,元素化合价不变,非氧化还原反应;
⑤电解氯化镁得到镁和氯气,元素化合价发生变化,氧化还原反应;
故选⑤;
(2)氢氧化镁沉淀与盐酸反应生成氯化镁和水,方程式为:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,离子方程式为:
Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O;
故答案为:Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O;
(3)向氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳,发生反应:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,所以溶液中含有NH4Cl和NaHCO3,则溶液中的主要阳离子是Na+和NH4+;
故答案为:NH4+;
(4)首先要把粗盐溶于水形成溶液,然后镁离子用氢氧根离子沉淀,加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀,硫酸根离子用钡离子沉淀,加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀,至于先除镁离子,还是先除硫酸根离子都行,钙离子用碳酸根离子沉淀,除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀,Ca2++CO32-=CaCO3↓,但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后,这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡,Ba2++CO32-=BaCO3↓,离子都沉淀了,再进行过滤,最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子,最后经蒸发操作得到较纯净的氯化钠;
故答案为:过滤;蒸发结晶;
(5)氯离子能和硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀,所以检验纯碱样品中是否含NaCl应选用的试剂是稀硝酸、AgNO3溶液;
故答案为:稀硝酸、AgNO3溶液.
解析
解:(1)①石灰乳与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,元素化合价不变,非氧化还原反应;
②氢氧化镁沉淀与盐酸反应生成氯化镁和水,元素化合价不变,非氧化还原反应;
③氯化镁溶液蒸发浓缩得到氯化镁晶体,元素化合价不变,非氧化还原反应;
④氯化镁晶体分解得到氯化镁和水,元素化合价不变,非氧化还原反应;
⑤电解氯化镁得到镁和氯气,元素化合价发生变化,氧化还原反应;
故选⑤;
(2)氢氧化镁沉淀与盐酸反应生成氯化镁和水,方程式为:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O,离子方程式为:
Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O;
故答案为:Mg(OH)2+2H+=Mg2++H2O;
(3)向氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳,发生反应:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,所以溶液中含有NH4Cl和NaHCO3,则溶液中的主要阳离子是Na+和NH4+;
故答案为:NH4+;
(4)首先要把粗盐溶于水形成溶液,然后镁离子用氢氧根离子沉淀,加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀,硫酸根离子用钡离子沉淀,加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀,至于先除镁离子,还是先除硫酸根离子都行,钙离子用碳酸根离子沉淀,除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀,Ca2++CO32-=CaCO3↓,但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后,这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡,Ba2++CO32-=BaCO3↓,离子都沉淀了,再进行过滤,最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子,最后经蒸发操作得到较纯净的氯化钠;
故答案为:过滤;蒸发结晶;
(5)氯离子能和硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀,所以检验纯碱样品中是否含NaCl应选用的试剂是稀硝酸、AgNO3溶液;
故答案为:稀硝酸、AgNO3溶液.
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甲:
(1)请列举海水淡化的一种方法:______.
(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2、______、______.
(3)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______.
(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,绘制了如图乙装置简图.请你参与分析讨论:
①图中仪器B的名称:______.
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______.
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:______.
④C中液体产生颜色为______.为除去C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______.
正确答案
解:(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;
(2)电解NaCl溶液的反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,可以获得氢气、氯气和氢氧化钠,
故答案为:Cl2;NaOH;
(3)在水溶液里溴和二氧化硫反应离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-,
故答案为:Br2+SO2+2H2O=4H++SO42+2Br-;
(4)①该仪器名称是冷凝管,冷凝管起冷凝作用,故答案为:冷凝管;
②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;
③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;
④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,所以可以采用蒸馏的方法分离,
故答案为:深红棕色;蒸馏.
解析
解:(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;
(2)电解NaCl溶液的反应为:2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,可以获得氢气、氯气和氢氧化钠,
故答案为:Cl2;NaOH;
(3)在水溶液里溴和二氧化硫反应离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++SO42-+2Br-,
故答案为:Br2+SO2+2H2O=4H++SO42+2Br-;
(4)①该仪器名称是冷凝管,冷凝管起冷凝作用,故答案为:冷凝管;
②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;
③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;
④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,所以可以采用蒸馏的方法分离,
故答案为:深红棕色;蒸馏.
【化学-化学与技术】浩瀚的海洋是一个巨大的物质宝库.目前世界各国都在研究如何充分利用海洋资源.
(1)如图所示,在电场中利用膜技术(阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)淡化海水,该方法称为电渗析法.
①图中膜a应选用______膜.
②电渗析法还可用来处理电镀废液,写出用该方法处理含硝酸银废液时所发生反应的化学方程式______
(2)海水中的氘(含HDO 0.03‰)发生聚变的能量,足以保证人类上亿年的能源消费,工业上可采用“硫化氢-水双温交换法”富集HDO.其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质,在25℃和100℃两种不同的温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO.上图为“硫化氢-水双温交换法”所发生的两个反应中涉及的四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线.写出100℃时所发生反应的化学方程式______;工业上富集HDO的生产过程中,可以循环利用的一种物质是______.
正确答案
解:(1)①由图中看出,在阳极氯离子放电,生成氯气,为保持溶液的电中性,阳极区的钠离子移向浓缩区,而淡化区的氯离子移向左边的浓缩区;在阴极氢离子放电,为保持溶液的电中性,阴极区的氢氧根离子移向浓缩区,为了保持溶液的电中性,淡化区的阳离子钠离子移向右边的浓缩区,这样淡化区的钠离子和氯离子分别移向了左边浓缩区和右边浓缩区,得到淡化水.由以上分析可知膜a只能为阳离子交换膜,故答案为:阳离子交换;
②处理含硝酸银废液,利用电解原理对硝酸银电解使银析出,电解产物是硝酸、银以及氧气,即4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,故答案为:4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3;
(2)①物质的量减少的是反应物,增加的是生成物,反应物为H2S,HDO,生成物为HDS,H2O,反应的化学方程式为H2S+HDO=HDS+H2O,
故答案为:H2S+HDO=HDS+H2O;
②HDS中的氢原子可以继续与HDO反应,故H2S可循环利用,故答案为:H2S.
解析
解:(1)①由图中看出,在阳极氯离子放电,生成氯气,为保持溶液的电中性,阳极区的钠离子移向浓缩区,而淡化区的氯离子移向左边的浓缩区;在阴极氢离子放电,为保持溶液的电中性,阴极区的氢氧根离子移向浓缩区,为了保持溶液的电中性,淡化区的阳离子钠离子移向右边的浓缩区,这样淡化区的钠离子和氯离子分别移向了左边浓缩区和右边浓缩区,得到淡化水.由以上分析可知膜a只能为阳离子交换膜,故答案为:阳离子交换;
②处理含硝酸银废液,利用电解原理对硝酸银电解使银析出,电解产物是硝酸、银以及氧气,即4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3,故答案为:4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3;
(2)①物质的量减少的是反应物,增加的是生成物,反应物为H2S,HDO,生成物为HDS,H2O,反应的化学方程式为H2S+HDO=HDS+H2O,
故答案为:H2S+HDO=HDS+H2O;
②HDS中的氢原子可以继续与HDO反应,故H2S可循环利用,故答案为:H2S.
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