- 化学与资源开发利用
- 共19748题
海藻中含有丰富的碘元素(以I-形式存在).实验室中提取碘的流程如图:
(1)实验操作①的名称是______;实验操作③的名称是______,所用主要仪器名称为______.
(2)利用碘的有机溶液得到单质I2的方法是______.
正确答案
解:(1)过滤是分离难溶性物质和溶液的分离方法,根据流程可知,分离不溶物悬浊液与溶液的方法为过滤,因为碘在有机溶剂中的溶解度比水大,且碘和有机溶剂易于分离,所以用萃取分液,所用主要仪器名称为分液漏斗,
故答案为:过滤;萃取分液;分液漏斗;
(2)互溶物质的分离采用蒸馏法,碘溶于有机溶剂中,所以有机溶液得到单质I2的方法为蒸馏,
故答案为:蒸馏;
解析
解:(1)过滤是分离难溶性物质和溶液的分离方法,根据流程可知,分离不溶物悬浊液与溶液的方法为过滤,因为碘在有机溶剂中的溶解度比水大,且碘和有机溶剂易于分离,所以用萃取分液,所用主要仪器名称为分液漏斗,
故答案为:过滤;萃取分液;分液漏斗;
(2)互溶物质的分离采用蒸馏法,碘溶于有机溶剂中,所以有机溶液得到单质I2的方法为蒸馏,
故答案为:蒸馏;
氯、溴、碘、钠、镁、锰、锂、铀等元素在海洋中被富集.海洋开发利用和维权是国家战略.
(1)以上元素在海水中的存在形态是______(选填①游离态 ②化合态 ③不确定)
(2)以下变化属于化学变化的是______:①U发生核裂变,
②重氢(2H)发生核聚变,③LiH做野外生氢剂,④海水晒盐
(3)由氯气和晒盐后的卤水制取液溴的离子方程式______;由石灰乳和卤水沉淀出镁元素的离子方程式______;由海带灰可浸出KI,由某种矿盐可浸出KIO3,二者在盐酸中反应可生成碘单质,反应的离子方程式______.
(4)工业由氯化钠制取金属钠的化学方程式为______;工业制镁采用电解熔融氯化镁,不采用电解熔融氧化镁的原因是______
(5)海底富集多种矿物结核,锰结核是其中的一种.锰结核中主要含有MnO2和Fe2O3.一种质量比约为m(Mn):m(Fe)=55:448的合金钢(其它元素略),具有抗御激烈冲击和磨损的能力,可做航母甲板等.欲通过铝热反应炼得这样的合金,MnO2、Fe2O3、Al的投料比(按物质的量之比)约为______.
正确答案
②
③
Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+
5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O
2NaCl2Na+Cl2↑
氧化镁的熔点高,耗能大
3:12:28
解析
解:(1)氯、溴、碘、钠、镁、锰、锂、铀等元素在海洋中主要是以离子的形式存在,即是以化合态存在的,故答案为:②;
(2)LiH做野外生氢剂是有新物质生成的变化,属于化学变化,U发生核裂变、重氢(2H)发生核聚变、海水晒盐没有新物质生成,是物理变化,故答案为:③;
(3)氯气具有氧化性,能将溴离子氧化为溴单质卤水制取液溴的离子方程式:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;氢氧化钙可以和氯化镁之间发生复分解反应,石灰乳和卤水沉淀出镁元素的离子方程式是:Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+;碘离子具有还原性,碘酸根离子具有氧化性,在酸性环境下,二者不共存,发生反应:5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O,故答案为:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-;Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2↓+Ca2+;5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O;
(4)金属钠是活泼金属,电解熔融的氯化钠可以制取金属钠:2NaCl2Na+Cl2↑,工业上电解熔融的氯化镁可以制取金属镁,由于氧化镁的熔点很高,耗能大,所以不采用电解氧化镁的方法,故答案为:2NaCl
2Na+Cl2↑;氧化镁的熔点很高,耗能大;
(5)质量比约为m(Mn):m(Fe)=55:448的合金钢中Mn元素和Fe元素的物质的量之比是1:8,根据原子守恒,投料MnO2、Fe2O3的物质的量之比是1:4,根据铝热反应实质,MnO2~Al;Fe2O3~2Al,1molMnO2和4molFe2O3消耗金属铝共
mol,所以MnO2、Fe2O3、Al的投料比(按物质的量之比)约为1:4:
=3:12:28,故答案为:3:12:28.
海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用.
(1)海水中盐的开发利用:
①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩.所建盐田分为贮水池、蒸发池和______池.
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用______(写一点即可).
(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如图1所示.其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列.请回答下面的问题:
①海水不能直接通入到阴极室中,理由是______.
②A口排出的是______(填“淡水”或“浓水”).
(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如图2:
①若吸收塔中的溶液含BrO3-,则吸收塔中反应的离子方程式为______.
②通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液______.
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是______.
正确答案
解:(1)①海水晒盐需要通过蒸发、结晶过程,所以还需要结晶池,
故答案为:结晶;
②阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过,用石墨作电解电解饱和氯化钠时,阳极上氯离子放电生成氯气,氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极,如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸,且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯,
故答案为:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸(或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等);
(2)①海水中含有海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时阴极附近生成氢氧根离子,导致氢氧根离子和钙镁离子反应生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜,从而抑制离子通过,导致电渗析法失败,
故答案为:海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜;
②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,①室离子浓度变小,②室离子浓度不大,离子浓度大的为浓水,所以浓水在B处排出,淡水在A处排出,
故答案为:淡水;
(3)①纯碱是碳酸钠,与溴反应有BrO3-生成,反应的离子方程式为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑,
故答案为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑;
②从①出来的溶液中溴的含量不高,如果直接蒸馏,产品成本高,所以需要进一步浓缩溴,提高溴的浓度,
故答案为:富集溴,提高Br2的浓度;
③温度过高水蒸气蒸出,溴中含有水分,温度过低溴不能完全蒸出,产率低,
故答案为:顺利将溴蒸出,同时防止水馏出.
解析
解:(1)①海水晒盐需要通过蒸发、结晶过程,所以还需要结晶池,
故答案为:结晶;
②阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过,用石墨作电解电解饱和氯化钠时,阳极上氯离子放电生成氯气,氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极,如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸,且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯,
故答案为:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸(或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等);
(2)①海水中含有海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时阴极附近生成氢氧根离子,导致氢氧根离子和钙镁离子反应生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜,从而抑制离子通过,导致电渗析法失败,
故答案为:海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜;
②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,①室离子浓度变小,②室离子浓度不大,离子浓度大的为浓水,所以浓水在B处排出,淡水在A处排出,
故答案为:淡水;
(3)①纯碱是碳酸钠,与溴反应有BrO3-生成,反应的离子方程式为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑,
故答案为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑;
②从①出来的溶液中溴的含量不高,如果直接蒸馏,产品成本高,所以需要进一步浓缩溴,提高溴的浓度,
故答案为:富集溴,提高Br2的浓度;
③温度过高水蒸气蒸出,溴中含有水分,温度过低溴不能完全蒸出,产率低,
故答案为:顺利将溴蒸出,同时防止水馏出.
工业上常用如下的方法从海水中提溴:浓缩海水 粗产品溴
溴蒸气
物质X
产品溴,下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:浓缩后增大溴离子的浓度,与氯气发生2Br-+C12=Br2+2Cl-,用空气和水蒸气将溴吹出,并用SO2氧化吸收,从而达到富集溴,③中发生Br2+2H2O+SO2═2HBr+H2SO4,④中发生Cl2+2HBr=Br2+2HCl;
A.步骤①中用氯气氧化海水的Br-,发生反应的离子方程式为2Br-+C12=Br2+2Cl-,故A正确;
B.步骤③中向溴水中通入SO2,发生的反应为Br2+2H2O+SO2═2HBr+H2SO4,则X为HBr,故B错误;
C.利用步骤②③达到富集溴元素的目的,故C正确;
D.利用溴易挥发,向浓缩经氯气氧化后的海水中空气和水蒸气可吹出溴蒸气,故D正确;
故选:B.
【化学--选修化学与技术】
下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图.
请回答下列问题:
(1)请列举一种海水淡化的方法______.;
(2)工业上常用离子交换膜电解槽生产NaOH,电解过程中大量通过离子交换膜的离子是______,NaOH在电解槽的______室生成,由饱和食盐水制取NaOH的化学方程式为______;
(3)侯氏制碱法中首先向饱和食盐水中通入CO2和NH3制得NaHCO3,先通入______
(填化学式),理由是______.再由NaHCO3制得纯碱,化学方程式为______.
(4)镁是一种用途很广泛的金属材料,目前世界上60%的镁从海水中提取.已知有关物质的熔沸点数据如下:
结合表中数据和实际生产情况说明,工业上生产镁采用电解MgCl2而不是电解MgO的理由______.
正确答案
解:(1)海水淡化即利用海水脱盐生产淡水的过程,常见的方法有:蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法等,故答案为:蒸馏法(或膜法、冷冻法、离子交换法等);
(2)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过;
阴极上的电极反应式为:2H++2e-=H2↑,氢离子的量的减少,破坏水的电离平衡,则氢氧根离子增加,生成NaOH,即NaOH在电解槽的阴极室生成;
电解氯化钠溶液的生成物有氯气、氢气和氢氧化钠,方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2 ↑;
故答案为:Na+;阴极;2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2 ↑;
(3)制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水,所以应先通入氨气,氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵;NaHCO3加热分解得到纯碱Na2CO3,方程式为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
故答案为:NH3;氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(4)MgO比MgCl2熔点高,电解MgO比电解MgCl2的电能多,浪费资源.
故答案为:MgO比MgCl2熔点高,电解MgO比电解MgCl2的电能多.
解析
解:(1)海水淡化即利用海水脱盐生产淡水的过程,常见的方法有:蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法等,故答案为:蒸馏法(或膜法、冷冻法、离子交换法等);
(2)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过;
阴极上的电极反应式为:2H++2e-=H2↑,氢离子的量的减少,破坏水的电离平衡,则氢氧根离子增加,生成NaOH,即NaOH在电解槽的阴极室生成;
电解氯化钠溶液的生成物有氯气、氢气和氢氧化钠,方程式为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2 ↑;
故答案为:Na+;阴极;2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2 ↑;
(3)制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水,所以应先通入氨气,氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵;NaHCO3加热分解得到纯碱Na2CO3,方程式为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
故答案为:NH3;氨气极易溶解于水,能形成较大浓度的溶液,有利于二氧化碳吸收,生成更多的碳酸氢铵;2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;
(4)MgO比MgCl2熔点高,电解MgO比电解MgCl2的电能多,浪费资源.
故答案为:MgO比MgCl2熔点高,电解MgO比电解MgCl2的电能多.
(2014秋•蚌山区校级期中)海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源,如图为海水利用的部分过程.下列有关说法不正确的是
( )
正确答案
解析
解:A、二氧化碳不易溶于饱和碳酸氢钠溶液中,而氨气易溶,所以工业制取NaHCO3是向饱和NaCl溶液中先通入足量的NH3,再通入足量的CO2,故A正确;
B、第②步中,溴元素化合价从-1升高到0价,被氧化,故B正确;
C、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钙之间均能反应,且都会出现白色沉淀,所以用澄清的石灰水不可鉴别NaHCO3和Na2CO3,故C错误;
D、向饱和食盐水中通入氨气以及二氧化碳,溶解度较小的碳酸氢钠会先析出,制取NaHCO3的反应是利用其溶解度小于NaCl,故D正确.
故选C.
下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、海水中钾元素为钾离子,转化为单质钾,属于化学变化,故A错误;
B、电解氯化镁溶液得到的是氢气和氯气,电解熔融的氯化镁才可以得到金属镁,故B错误;
C海水中含有大量的钠离子和氯离子,经过晒盐,除去水分后就可以粗盐,精制得到氯化钠,熔融状态的氯化钠电解生成单质钠和氯气,故C正确;
D海带中含有的是碘元素,是以化合物的形式存在,得到单质碘,化合价发生变化,有电子的得失,属于氧化还原反应,故D错误;
故选C.
中国沿海某城市采用反渗透法将海水淡化,得到淡水供市民使用,剩余母液继续加工获得其他产品.母液中主要含有Cl-、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、SO42-、Br-等离子.某实验小组同学模拟工业生产流程,进行如下实验.
(1)海水淡化的方法还有______(写出一种).
(2)I中,电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业,写出该反应的离子方程式______.
(3)Cl2和Br2均为双原子分子,从原子结构的角度解释其原因:______.
(4)Ⅲ中,加入适量CaCl2固体的目的是______.
(5)写出IV中反应的离子方程式______.
(6)与过程II类似,工业上常用“空气吹出法”实现海水提溴,将1m3海水浓缩至1L,使用该法最终得到36g Br2,若提取率为60%,则原海水中溴的浓度为______mg/L.
正确答案
解:(1)目前淡化海水的方法有多种,如:蒸馏法、电渗析法、离子交换法等,其中最常用的是蒸馏法,
故答案为:蒸馏法(或电渗析法、离子交换法);
(2)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,反应的离子方程式为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,
故答案为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;
(3)由于氯、溴元素位于同一主族,最外层均为7e-,两个原子各提供1e-,形成共用电子对,两个原子都形成了8e-稳定结构,所以氯气和溴单质都是以双原子形式存在,
故答案为:氯、溴元素位于同一主族,最外层均为7e-,两个原子各提供1e-,形成共用电子对,两个原子都形成了8e-稳定结构;
(4)硫酸根离子能够与钙离子反应生成硫酸钙沉淀,所以加入氯化钙溶液的目的是除去SO42-,故答案为:除去SO42-;
(5)氢氧化镁更难溶,IV中镁离子与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和钙离子,该反应的离子方程式为:Mg2++Ca(OH)2═Mg(OH)2+Ca2+,
故答案为:Mg2++Ca(OH)2═Mg(OH)2+Ca2+;
(6)将1m3海水浓缩至1L,使用该法最终得到36g Br2,若提取率为60%,则1m3海水中含有的溴元素的质量为=60g,则该海水的中溴元素的浓度为
=60mg/L,故答案为:60.
解析
解:(1)目前淡化海水的方法有多种,如:蒸馏法、电渗析法、离子交换法等,其中最常用的是蒸馏法,
故答案为:蒸馏法(或电渗析法、离子交换法);
(2)电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,反应的离子方程式为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,
故答案为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;
(3)由于氯、溴元素位于同一主族,最外层均为7e-,两个原子各提供1e-,形成共用电子对,两个原子都形成了8e-稳定结构,所以氯气和溴单质都是以双原子形式存在,
故答案为:氯、溴元素位于同一主族,最外层均为7e-,两个原子各提供1e-,形成共用电子对,两个原子都形成了8e-稳定结构;
(4)硫酸根离子能够与钙离子反应生成硫酸钙沉淀,所以加入氯化钙溶液的目的是除去SO42-,故答案为:除去SO42-;
(5)氢氧化镁更难溶,IV中镁离子与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和钙离子,该反应的离子方程式为:Mg2++Ca(OH)2═Mg(OH)2+Ca2+,
故答案为:Mg2++Ca(OH)2═Mg(OH)2+Ca2+;
(6)将1m3海水浓缩至1L,使用该法最终得到36g Br2,若提取率为60%,则1m3海水中含有的溴元素的质量为=60g,则该海水的中溴元素的浓度为
=60mg/L,故答案为:60.
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:______、______.
(2)将NaCl溶液进行电解,在电解槽中可直接得到的产品有H2、______、______或H2、______.
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为______.
(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______,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______.
(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:______.
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中液体产物颜色为______,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______.
正确答案
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+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,可以获得乐趣和氢氧化钠,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++SO42-+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++SO42-+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.
解析
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+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,可以获得乐趣和氢氧化钠,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++SO42-+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++SO42-+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.
海洋约占地球表面积的71%,对其进行开发利用的部分流程如图所示.下列说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.粗盐中的可溶性杂质:Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时,加入过量BaCl2,去除硫酸根离子:SO42-+Ba2+=BaSO4↓,故A正确;B.氯气具有氧化性,能氧化溴离子生成单质溴:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,故B正确;
C.粗盐中的可溶性杂质:Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时,可以加入过量石灰乳,石灰乳是指加入氢氧化钙,氢氧化钙电离出氢氧根离子和镁离子反应生成Mg(OH)2沉淀,故C正确;
D.Mg(OH)2热稳定性差,受热分解,工业上,电解熔融MgCl2冶炼金属镁,故D错误;
故选:D.
(2013秋•榕城区校级期末)海带中含有丰富的碘.为了从海带中提取碘,某研究性学习小组设计并进行了以下实验:
请填写下列空白:
(1)步骤①灼烧海带时,除需要三脚架外,还需要用到的实验仪器是______(从下列仪器中选出所需的仪器,用标号字母填写在空白处).
A.烧杯B.坩埚 C.表面皿 D.泥三角 E.酒精灯 F.干燥器
(2)步骤③的实验操作名称是______;步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯,该步骤的实验操作名称是______.
(3)仿照实验室中制取Cl2的原理,写出步骤④反应的离子方程式是______.
(4)步骤⑤中,某学生选择用苯来提取碘的理由是______.
(5)实验中需用2.0mol/L H2SO4 500mL,实验室配置该试剂所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和______.
正确答案
解:实验室从海带中提取碘:海带灼烧成灰,浸泡溶解得到海带灰悬浊液,通过过滤,得到不溶的残渣,滤液为含碘离子的溶液,加入氧化剂,将碘离子氧化成碘单质,利用有机溶剂萃取出碘单质,再通过蒸馏提取出碘单质.
(1)灼烧固体物质一般使用(瓷)坩埚,而坩埚加热需要用泥三脚支撑然后放在三脚架上,三脚架下面放酒精灯,
故答案为:BDE;
(2)步骤③是分离固体和液体,则实验操作为过滤,步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯,是利用互溶的两种液体的沸点不同来分离,则实验操作为蒸馏,
故答案为:过滤;蒸馏;
(3)实验室制取氯气的原理是:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,所以碘离子在酸性条件下可被MnO2氧化生成单质碘:离子方程式为:2I-+MnO2+4H+=Mn2++I2+2H2O,
故答案为:2I-+MnO2+4H+=Mn2++I2+2H2O;
(4)根据萃取的基本原则两种溶剂互不相溶,且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种大的多,苯与水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大,
故答案为:苯与水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大;
(5)配制步骤有量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,一般用量筒量取浓硫酸在烧杯中稀释,冷却后转移到500mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,当加水至液面距离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加,所以需要的玻璃仪器仪器还有:500mL容量瓶、胶头滴管,
故答案为:500mL容量瓶、胶头滴管.
解析
解:实验室从海带中提取碘:海带灼烧成灰,浸泡溶解得到海带灰悬浊液,通过过滤,得到不溶的残渣,滤液为含碘离子的溶液,加入氧化剂,将碘离子氧化成碘单质,利用有机溶剂萃取出碘单质,再通过蒸馏提取出碘单质.
(1)灼烧固体物质一般使用(瓷)坩埚,而坩埚加热需要用泥三脚支撑然后放在三脚架上,三脚架下面放酒精灯,
故答案为:BDE;
(2)步骤③是分离固体和液体,则实验操作为过滤,步骤⑥的目的是从含碘苯溶液中分离出单质碘和回收苯,是利用互溶的两种液体的沸点不同来分离,则实验操作为蒸馏,
故答案为:过滤;蒸馏;
(3)实验室制取氯气的原理是:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,所以碘离子在酸性条件下可被MnO2氧化生成单质碘:离子方程式为:2I-+MnO2+4H+=Mn2++I2+2H2O,
故答案为:2I-+MnO2+4H+=Mn2++I2+2H2O;
(4)根据萃取的基本原则两种溶剂互不相溶,且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种大的多,苯与水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大,
故答案为:苯与水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大;
(5)配制步骤有量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,一般用量筒量取浓硫酸在烧杯中稀释,冷却后转移到500mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,当加水至液面距离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加,所以需要的玻璃仪器仪器还有:500mL容量瓶、胶头滴管,
故答案为:500mL容量瓶、胶头滴管.
溴主要以Br-形式存在于海水中,从淡化海水中提取溴的流程如图:
完成下列填空:
(1)写出步骤Ⅰ中反应的离子方程式______.
(2)步骤Ⅰ中应在通风橱中进行,目的是______.
(3)步骤Ⅱ发生下列反应,请完成下列反应式:3Br2+3Na2CO3=______+NaBrO3+3CO2↑
(4)步骤Ⅲ发生如下反应,用双线法标出电子转移情况:3H2SO4+5NaBr+NaBrO3=3Na2SO4+3Br2+3H2O
该反应的氧化剂是______.
(5)步骤Ⅳ的操作有蒸馏和______.A.分液 B.结晶 C.过滤 D.蒸发
(6)每获得1molBr2,需消耗5mol/L的硫酸______L.
正确答案
2Br-+Cl2═Br2+2Cl-
防止中毒
5NaBr
NaBrO3
A
0.2
解析
解:(1)氯气氧化性大于溴单质,氯气可以氧化溴离子为溴单质,离子反应为:2Br-+Cl2═Br2+2Cl-,
故答案为:2Br-+Cl2═Br2+2Cl-;
(2)有毒气体应有完全吸收处理装置,氯气、溴单质有毒,要在通风橱中进行,为了防止中毒,要及时将气体排出,
故答案为:防止中毒;
(3)用Na2CO3溶液吸收吹出的Br2,生成溴化钠和溴酸钠,同时放出CO2,该反应中Br元素化合价由0价变为-1价、+5价,其最小公倍数是5,再结合原子守恒得方程式为:3Br2+3Na2CO3═NaBrO3+5NaBr+3CO2↑,
故答案为:5NaBr;
(4)5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+Na2SO4+3H2O中,NaBr中Br元素的化合价由-1价升高为0,为还原剂,NaBrO3中Br元素的化合价由+5价降低为0,为氧化剂,电子转移情况为:,
故答案为:;NaBrO3;
(5)溴为易溶于有机溶剂的单质,溴的浓溶液,经萃取、分液、蒸馏,可得到液溴,
故答案为:分液;
(6)加硫酸酸化:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Na2SO4+3Br2+3H2O,得到溴的浓溶液,每获得1molBr2,需消耗1ol的硫酸,根据V(H2SO4)==
=0.2L,
故答案为:0.2L.
(2015•江西校级模拟)将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一.一般是先将海水淡化获得淡水,再从剩余的浓海水中通过一系列工艺流程提取其他产品.
回答下列问题:
(1)下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是______(填序号).
①用混凝法获取淡水
②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种
④改进钾、溴、镁等的提取工艺
(2)采用“空气吹出法”从浓海水吹出Br2,并用纯碱吸收.已知该反应不产生CO2,且溴歧化为Br-和BrO3-,则反应的离子反应方程式为______.
(3)海水提镁的一段工艺流程如图:
浓海水的主要成分如下:
该工艺过程中,脱硫阶段主要反应的阳离子______,沉降阶段反应的离子方程式为______,浓海水的利用率为90%,则1L浓海水最多可得到产品2的质量为______g.
(4)由MgCl2•6H2O制备MgCl2固体时是在氯化氢气体氛围中加热进行,其目的是______.
正确答案
解:(1)①混凝法是加入一种混凝剂(如:明矾、铁盐等),使水中细小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀,然后过滤除去,海水中可溶性杂质不能除去,不能进行海水淡化,故①错误;
②改进工艺,尽可能减少新物质引入,除去粗产品中的杂质,可以提高产品的质量,故②正确;
③海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库,海水中元素种类很多,改进工艺可以优化提取产品的品种,故③正确;
④根据不同的提取原理可以改进钾、溴、镁等的提取工艺,从而提高K、Br2、Mg等的提取质量,故④正确;
故选:②③④;
(2)从浓海水吹出Br2,并用纯碱吸收.溴歧化为Br-和BrO3-并没有产生CO2则反应生成碳酸氢钠,反应的离子方程式为:3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3-;
故答案为:3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3-;
(3)工艺流程合成步骤中加入石灰乳,沉降后,将过滤后的滤液进行脱硫,用Ca2+沉淀SO42-生成CaSO4沉淀,离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,采用过滤的方法得到产品1为CaSO4,滤液中加入石灰乳,发生反应为Mg2+(aq)+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+ (aq),合成中应得到Mg(OH)2沉淀,过滤、干燥的产品2为Mg(OH)2,浓海水的利用率为90%
溶液中m(Mg2+)=1L×90%×28.8g/L=25.92g;
Mg2+~Mg(OH)2
24g 58g
25.92g m[Mg(OH)2]
m[Mg(OH)2]=25.92g×=62.64g,
故答案为:Ca2+;Mg2+(aq)+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+ (aq);62.64;
(4)电解时,若有少量水存在,Mg与水反应生成氢氧化镁与氢气,会造成产品镁的消耗,反应方程式为:Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑,在HCl的气体氛围中加热,抑制MgCl2水解;
故答案为:抑制MgCl2水解.
解析
解:(1)①混凝法是加入一种混凝剂(如:明矾、铁盐等),使水中细小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀,然后过滤除去,海水中可溶性杂质不能除去,不能进行海水淡化,故①错误;
②改进工艺,尽可能减少新物质引入,除去粗产品中的杂质,可以提高产品的质量,故②正确;
③海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库,海水中元素种类很多,改进工艺可以优化提取产品的品种,故③正确;
④根据不同的提取原理可以改进钾、溴、镁等的提取工艺,从而提高K、Br2、Mg等的提取质量,故④正确;
故选:②③④;
(2)从浓海水吹出Br2,并用纯碱吸收.溴歧化为Br-和BrO3-并没有产生CO2则反应生成碳酸氢钠,反应的离子方程式为:3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3-;
故答案为:3Br2+6CO32-+3H2O=5Br-+BrO3-+6HCO3-;
(3)工艺流程合成步骤中加入石灰乳,沉降后,将过滤后的滤液进行脱硫,用Ca2+沉淀SO42-生成CaSO4沉淀,离子方程式为:Ca2++SO42-=CaSO4↓,采用过滤的方法得到产品1为CaSO4,滤液中加入石灰乳,发生反应为Mg2+(aq)+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+ (aq),合成中应得到Mg(OH)2沉淀,过滤、干燥的产品2为Mg(OH)2,浓海水的利用率为90%
溶液中m(Mg2+)=1L×90%×28.8g/L=25.92g;
Mg2+~Mg(OH)2
24g 58g
25.92g m[Mg(OH)2]
m[Mg(OH)2]=25.92g×=62.64g,
故答案为:Ca2+;Mg2+(aq)+Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+ (aq);62.64;
(4)电解时,若有少量水存在,Mg与水反应生成氢氧化镁与氢气,会造成产品镁的消耗,反应方程式为:Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑,在HCl的气体氛围中加热,抑制MgCl2水解;
故答案为:抑制MgCl2水解.
从海水中提取镁的工艺流程如图所示.下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:从海水中提取镁的工艺流程:利用贝壳分解生成氧化钙CaCO3CaO+CO2↑,溶于水得到氢氧化钙CaO+H2O═Ca(OH)2,加入到母液中沉淀镁离子Mg2++2OH -=Mg(OH)2↓,过滤得到氢氧化镁沉淀,加入盐酸溶解富集镁元素2HCl+Mg(OH)2═MgCl2+2H2O,通过浓缩蒸发冷却结晶方法得到氯化镁晶体,氯化氢气流中脱水得到氯化镁固体,电解熔融氯化镁制备镁MgCl2
Mg+Cl2↑;
A.海水中镁元素含量高,原料来源于海水,提取镁原料来源丰富,故A正确;
B.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,故B错误;
C.MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2,若直接加热MgCl2•6H2O,会促进Mg2+水解,得不到无水MgCl2,因Mg2+水解呈酸性,在氯化氢气流中可抑制Mg2+水解,同时带走水蒸气,故一定条件为在HCl气流中,目的是抑制Mg2+水解,故C正确;
D.上述工艺流程中涉及②为分解反应③为化合反应,④为复分解反应,⑤⑥为复分解反应,⑦为分解反应,故D正确;
故选:B.
海水是一个巨大的化学资源库,下列有关海水综合利用的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.海水提溴过程中,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂SO2发生作用以达到富集的目的,化学反应为Br2+SO2+2H2O═2HBr+H2SO4,Br元素的化合价由0降低为-1价,Br2在反应中作氧化剂,表现氧化性,S元素的化合价由+4价升高到+6价,SO2作还原剂,故A错误;
B.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,但HDO与H2O不同的是前者分子中有一个重氢原子不同于后者,重氢原子和氢原子区别是中子数不同,但化学性质相同,所以,HDO与H2O化学性质不同错误,故B错误;
C.电解饱和氯化钠溶液,生成氢氧化钠、氯气和氢气,2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,所以电解NaCl溶液不可制备金属钠,故C错误;
D.阴离子交换膜只允许阴离子自由通过,阳离子交换膜只允许阳离子自由通过,电渗析法是利用电场的作用,强行将离子向电极处吸引,致使电极中间部位的离子浓度大为下降,从而制得淡水,故D正确;
故选D.
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