- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
某研究学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液（富含K+、Mg2+、Br-、SO42- 、Cl-等）来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，他们设计了如下流程：
回答以下问题：
(1)操作I的名称：_________；要从橙色液体中分离出溴，所采取的操作需要的主要玻璃仪器除酒精灯和温度计外，还需要____________。
(2)试剂Z的化学式为_________；检验SO42-已除尽的方法是__________
(3)写出操作Ⅲ的具体操作步骤：___________
(4)某同学用如图所示的实验装置制取氧化剂并将其通入盐湖苦卤中。
装置b在实验中的作用是________；若把上述装置中的a、b作为气体的发生、收集装置，装置c可 任意改进，则根据下列提供的药品，用这套装置还可以制取的气体是__________。
①制NH3：浓氨水和碱石灰
②制SO2：Cu片和浓硫酸
③制NO：Cu片和稀硝酸
④制O2：MnO2和双氧水
若用上述装置中的a、b制取并收集NO，应将装置b如何改进：____。
正确答案
(1)萃取、分液；蒸馏烧瓶、冷凝管、接引管、锥形瓶
(2)K2CO3；取无色溶液B少许，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀，则SO42-已除尽
(3)将溶液倒入蒸发皿中并置于三脚架上，加热并用玻璃棒不断搅拌蒸发皿中的液体，直到出现较多晶体时，停止加热
(4)防止倒吸 ；① ；将b中装满水
工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图1所示．
（1）粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，粗制后可得饱和NaCl溶液，精制时通常在溶液中依次中加入过量的BaCl2溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na2CO3溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性．请写出加入Na2CO3溶液后相关化学反应的离子方程式：______．
（2）本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4、Mg（OH）2，能否按Br2、Mg（OH）2、CaSO4的顺序制备？______（填“能”或“否”），原因是______．
（3）氯化钠是重要的氯碱工业化工的原料．电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽．离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是______．
A．Cl- B．Na+ C．OH- D．Cl2
（4）饱和食盐水电解时与电源正极相连的电极上发生的反应为______，与电源负极线连的电极附近溶液pH______（变大、不变、变小）．
（5）氯化钠的可用于生产纯碱，我国化学家侯德榜改革国外生产工艺，生产流程简要表示如图2：
①上述生产纯碱的方法称______，副产品的一种用途为______．
写出上述流程中X物质的分子式______．使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了______（填上述流程中的编号）的循环．从沉淀池中取出沉淀的操作是______．
②合成氨原料气中氮气制备的方法之一为______，另一原料气氢气的制取化学方程式为______．
③沉淀池中发生的化学反应方程式是______．要实现该反应，你认为应该如何操作：______；
④为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加______．
正确答案
（1）Na2CO3可以把过量的钡离子转化为沉淀：Ba2++CO32-=BaCO3↓，Na2CO3可以和钙离子结合生成沉淀：Ca2++CO32-=CaCO3↓；
故答案为：Ba2++CO32-=BaCO3↓；Ca2++CO32-=CaCO3↓；
（2）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；
（3）电解饱和食盐水，用石墨做电极，电解槽离子膜或隔膜，允许阳离子（或Na+）和水分子通过，不允许阴离子通过；阳极生成氯气，
故答案为：B；
（4）饱和食盐水电解时与电源正极相连的电极上发生的反应为溶液中氯离子失电子发生氧化反应，2Cl--2e-=Cl2↑；阴极和电源负极相连，溶液中氢离子得到电子生成氢气，破坏了阴极附近水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大；与电源负极相连的电极附近溶液PH增大；
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；增大；
（5）①目前工业制碱方法有二：氨碱法和联合制碱法．题中方法由我国侯德邦所创，称为侯氏制碱法，也称为联合制碱法，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，得到碳酸氢钠同时得到氯化铵，故副产物为氯化铵，氯化铵可用来制作化肥，在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用；因为氯化钠最后剩余在母液中，所以循环I是氯化钠的循环；分离沉淀的方法是过滤．
故答案为：联合制碱法，做化肥；CO2；I； 过滤
②合成氨原料气中氮气制备的方法之一是分离液态空气方法分离得到氮气，氢气用碳和水蒸气反应生成；反应化学方程式为：C+H2O
故答案为：液体空气分离方法，C+H2O
③从流程图可以看出，沉淀池中加入的反应物有氨气、二氧化碳、氯化钠，根据生成物是碳酸氢钠，可推出反应物有水，同时可知碳酸氢钠为沉淀．
反应原理首先是氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢氨，然后碳酸氢氨和氯化钠发生复分解反应交换成分生成碳酸氢钠晶体和氯化铵．为增大二氧化碳的吸收，应先向饱和氯化钠饱和溶液中通入氨气，再通入二氧化碳；
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体得到碳酸氢钠晶体；
④检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验是否含氯离子，可以用硝酸酸化的硝酸银，观察到若产生白色沉淀则说明有氯化钠存在，
故答案为：用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀；
我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务．
（1）被称作海洋元素的是______（写元素符号）．
（2）工业上常以食盐为原料制备氯气，再用氯气制备漂白粉，请写出漂白粉长期露置在空气中失效的化学方程式______，______．
（3）从海水中提取食盐和溴的过程如下：
Ⅰ．①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，请写出步骤Ⅱ的化学方程式：______．
②在3mL溴水中，加入1mL四氯化碳，振荡、静置后，观察到试管里的分层现象为图1中______．
Ⅱ．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，设计了如装置简图2：
请你参与分析讨论：
①实验装置气密性良好，要在C中获得纯净的液溴即达到提纯溴的目的，操作中控制的关键条件是：______．
②为除去该产物中仍残留的少量Cl2，可向其中加入______溶液，充分反应后，再进行的分离操作是______．
正确答案
（1）地球上99%以上的溴都蕴藏在汪洋大海中，故溴有“海洋元素”的美称，故答案为：Br；
（2）工业上常以食盐为原料制备氯气，再用氯气制备漂白粉，请写出漂白粉长期露置在空气中失效，漂白粉的有效成分是次氯酸钙，空气中含有二氧化碳和水蒸气，会和次氯酸钙反应生成次氯酸，次氯酸见光分解生成氧气和氯化氢失去漂白性，反应的化学方程式为Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO、2HClO
故答案为：Ca（ClO）2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO；2HClO
（3）Ⅰ、①步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，目的是低浓度的Br2溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素，二氧化硫吸收溴单质发生反应，SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr，离子方程式为SO2+Br2+2H2O═4H++2Br-+SO42-，即步骤Ⅱ的化学方程式为SO2+Br2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；
故答案为：SO2+Br2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；
②在3mL溴水中，加入1mL四氯化碳，振荡、静置后，四氯化碳是难溶于水比水重的液体，溴单质在四氯化碳中的溶解度大于水中的溶解度，故答案为：D；
Ⅱ、①达到提纯溴的目的，操作中应控制的关键条件是把温度控制在溴的沸点59°C，并收集该温度下的馏分，故答案为：控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分；
②该产物中仍残留的少量Cl2，加入NaBr溶液发生反应：2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2，可以除去氯气，生成的溴单质可以用萃取分液的方法得到，加热或蒸馏得到溴单质，故答案为：NaBr；萃取分液．
镁及其合金是用途广泛的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的。.某学校课外兴趣小组从海水晒盐后的盐卤（主要含
(1)从转化①得到的Mg(OH)2沉淀中混有少量的Ca(OH)2,除去少量Ca(OH)2的方法是先将沉淀加入到盛有_________的烧杯中，充分搅拌后经_________、_________（填操作方法）干燥可得纯净的Mg(OH)2,在此操作过程中，玻璃棒的作用是搅拌和__________
(2)写出转化④中发生反应的化学方程式__________________
(3)已知转化③的反应原理与制取无水AlCl3相同，下图是制取无水AlCl3实验装置图。装置A中的两液体分别是浓硫酸和浓盐酸。请回答：
①为什么不直接用加热方法来制取无水AlCl3,请用化学方式表示：_________；
②分液漏斗中应盛装的试剂是_________；
③由分液漏斗向烧瓶中加试剂时应注意的事项是_________
(4)含有铝元素的另一物质明矾作为膨化剂炸油条（饼）或膨化食品时，若在面粉里加入小苏打后，再加入明矾，则会使等量的小苏打释放出比单放小苏打多一倍的二氧化碳，这样就可以使油条（饼）在热油锅中一下子就鼓起来，得到香脆可口的油条（饼）了。请用化学反应方程式解释得到香脆可口的油条（饼）的原因：_____________________。
正确答案
(1)饱和MgCl2（或氯化镁）溶液；过滤；洗涤；引流
(2)MgCl2
(3)① AlCl3+3H2O=Al(OH)3+3HCl↑（写成AlCl3+3H2O==Al(OH)3+3HCl↑、2 Al(OH)3==Al2O3+3H2O或写成2AlCl3+3H2O==Al2O3+6HCl↑也可以）;② 浓盐酸；③控制分液漏斗活塞，使浓盐酸缓缓加入到浓硫酸中
(4)Al3++3HCO3－= Al(OH)3↓+3CO2↑
我国海岸线漫长，海洋盐矿资源丰富．有一研究性学习小组用某盐场制盐后的苦卤浓缩液（富含Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等）制取较纯净的氯化镁晶体及液溴（Br2），设计了如下流程：
请根据以上流程和图中溶解度曲线，回答相关问题：
（1）苦卤中加的氧化剂是______，其离子方程式为______；
（2）操作①和②所用的仪器是______，操作③的名称是______，操作④的名称是______；
（3）氯化镁晶体是固体______（选填“A”或“B”）；
（4）若用化学方法对上述操作②后的无色溶液处理制氯化镁晶体，则需要用到的试剂是（填序号）______；
A、BaCl2 B、CaO C、Na2CO3 D、HCl
（5）将氯化镁溶液浓缩结晶得到的是MgCl2•6H2O 如要得到无水氯化镁需在干燥的HCl 气流中加热MgCl2•6H2O．其原因是______．
正确答案
（1）氯气具有氧化性，能将溴离子氧化生成单质溴，本身被还原成氯离子，方程式为：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，同时不引入新杂质；
故答案为：Cl2；Cl2+2Br-=2Cl-+Br2；
（2）四氯化碳能萃取出溴水中的溴，然后分液，所用仪器有分液漏斗；溴和四氯化碳是相互溶解、沸点相差较大的液体，蒸馏的方法分离得到溴；硫酸镁晶体从溶液中析出，可以采用过滤的方法分离；
故答案为：分液漏斗；蒸馏；过滤；
（3）根据溶解度曲线表可知加热浓缩首先析出的是硫酸镁晶体，过滤，氯化镁的溶解度随温度变化较大，所以滤液冷却结晶得到氯化镁的结晶水合物，而降温至20℃，硫酸镁晶体几乎不析出，所以氯化镁晶体是固体B；
故选：B；
（4）先加生石灰将溶液中的镁离子全部转化为氢氧化镁沉淀，然后过滤洗涤，向沉淀中加入适量的盐酸再溶解得到氯化镁溶液，再蒸发浓缩、冷却结晶可以得到MgCl2•6H2O，所以需要用到的试剂是CaO和HCl，
故答案为：BD；
（5）氯化镁中的镁离子易水解，在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2•6H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2；
故答案为：在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2•6H2O受热产生的水汽；
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