- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类．人类在陆地上发现的100多种元素，在海水中可以找到80多种．海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有非常广阔的前景．
回答下列问题：
（1）蒸馏法是人类最早使用的淡化海水的方法，技术和工艺比较完备，但由于使用大量燃煤，因此能耗多、排污量大．为克服蒸馏法海水淡化的缺陷，使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术．聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式______．
（2）空气吹出法是目前从海水中提取溴的常用方法，流程如下（苦卤：海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）：
①反应②的离子方程式为______；
②从反应③后的溶液中分离出单质溴的方法是______．
（3）苦卤中含有较多的NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4等物质．用沉淀法测定苦卤中MgCl2的含量（g/L），测定过程中应获取的数据有______．
正确答案
（1）聚丙烯酸钠是丙烯酸钠加聚反应的产物，根据聚合物找单体的方法，则单体为丙烯酸钠，结构简式为：CH2=CHCOONa，故答案为：CH2=CHCOONa；
（3）溴具有氧化性，能将具有还原性的二氧化硫氧化，反应为：SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-，两种互相溶解物质分离的方法叫蒸馏，故答案为：SO2+Br2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；蒸馏；
（4）苦卤中含有MgCl2、MgSO4两种含镁离子的盐，测定苦卤中MgCl2的含量必须将硫酸镁中的镁离子去除，可以先用足量BaCl2溶液沉淀硫酸根离子，求出硫酸根离子的总量，并求出MgSO4的量，然后用足量NaOH溶液沉淀Mg2+，求出总的Mg2+，减去MgSO4中的Mg2+得到MgCl2的量；
故答案为：苦卤样品的体积，加入BaCl2溶液后生成的BaSO4的质量、加入NaOH溶液后生成的Mg（OH）2的质量；
利用海水等可制得多种化工产品．下图是以海水、贝壳等为原料制取几种化工产品的转化关系图，其中D是一种氮肥，H为黄绿色气体，I是一种单质，其原子K层和M层电子数相同．
试填写下列空白：
（1）F的化学式为______；
（2）在①～⑥反应中属于氧化还原反应的是（填序号）______；
（3）上述过程可以得到哪些化工产品（写出3种）______；
（4）将H通入母液2中置换得到的Br2的浓度很小，需要进行富集，方法是：用空气将Br2吹出，用纯碱溶液吸收，最后用稀硫酸酸化，即可得到Br2．纯碱溶液吸收Br2的离子方程式为：3Br2+3CO32-═BrO3-+5Br-+3CO2↑，试写出用稀硫酸酸化得到Br2的离子方程式______．
正确答案
贝壳煅烧得到的B为氧化钙，C为二氧化碳；固体A为氯化钠，反应②利用了侯氏制碱法，沉淀E为碳酸氢钠，D为NH4Cl．母液1主要为溴化镁，与氧化钙反应生成F为氢氧化镁，母液2为溴化钙，G为氯化镁，H为黄绿色气体为氯气为氯气，I是一种单质，其原子K层和M层电子数相同是镁单质，⑥氯气将溴化钙氧化为溴单质，
（1）溴化镁与氧化钙反应生成F为氢氧化镁，母液2为溴化钙，故答案为：Mg（OH）2；
（2）⑤电解氯化镁⑥氯气氧化溴化钙，有化合价变化，是氧化还原反应，故答案为：⑤⑥；
（3）反应过程可以得到CaO、CO2、NH4Cl、Na2CO3、Mg、Br2、Cl2等，故答案为：CaO、CO2、NH4Cl、Na2CO3、Mg、Br2、Cl2等任意3种；
（4）在酸性条件下BrO3-可将Br-氧化为溴单质，离子方程式为：BrO3-+5Br-+6H+═3Br2+3H2O，故答案为：BrO3-+5Br-+6H+═3Br2+3H2O；
海水的综合利用可以制备金属镁，其流程如图所示：
（1）实验室里将粗盐制成精盐的过程中溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到一种仪器是______在过滤操作中使用该仪器的作用是______．
（2）Mg（OH）2沉淀中混有的Ca（OH）2应怎样除去？写出实验步骤．______
（3）写出由MgCl2制得Mg的相应反应的化学方程式______．
正确答案
海水蒸发得到粗盐和母液，向母液中加入CaO，发生的反应为：CaO+H2O=Ca（OH）2、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，向氢氧化镁中加入盐酸发生反应Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O，将氯化镁溶液浓缩得到MgCl2.6H2O，将MgCl2.6H2O在HCl氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg单质，将粗盐溶于水进行重结晶得到精盐．
（1）实验室里将粗盐制成精盐的过程中溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到一种仪器是玻璃棒，在溶解、蒸发过程中玻璃棒起搅拌作用，在过滤过程中玻璃棒起引流作用，
故答案为：玻璃棒；引流；
（2）溶度积常数大的物质向溶度积常数小的物质转化，氢氧化钙的溶度积常数大于氢氧化镁，所以加入氯化镁溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤得到氢氧化镁固体，故答案为：加入氯化镁溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤；
（3）镁是活泼金属，工业上用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，方程式为MgCl2（熔融）
某化学研究性学习小组在实验室中模拟海水提取溴的过程，其实验流程如下：
海水
（2）向其中通入足量Cl2，反应的离子方程式： ，通入热空气的目的： ；
（3）将吹出的Br2用纯碱溶液吸收，反应得到NaBr、NaBrO3和CO2，反应的化学方程式： ，产生的CO2通入足量澄清石灰水中，得到1g白色沉淀；
（4）将吸收Br2的溶液用足量硫酸处理得到Br2单质，反应的化学方程式： ，理论上可以得到Br2的质量为 ；
（5）请计算海水中溴的浓度为 g/L．
正确答案
解析：通过反应Cl2+2Br-═Br2+2Cl-置换出溴单质后，一般用热空气或水蒸气将Br2吹出；根据各步反应，可确定如下关系：Br2～CO2～CaCO3，根据CaCO3的质量
可求出原24L海水中Br2的质量为
则海水中溴的浓度为
（2）因氯气具有氧化性，能氧化溴离子生成单质溴：Cl2+2Br-═Br2+2Cl-；
因溴易挥发，所以一般用热空气或水蒸气将Br2吹出，故答案为：将Br2吹出；
（3）生成一个NaBr化合价降低1，生成一个NaBrO3化合价升高5，根据化合价升降总数相等和质量守恒来配平得：
3Br2+3Na2CO3═5NaBr+NaBrO3+3CO2↑，故答案为：3Br2+3Na2CO3═5NaBr+NaBrO3+3CO2↑；
（4）因Br-和BrO3-在酸性条件下发生归中反应生成Br2：5NaBr+NaBrO3+3H2SO4═3Br2+3Na2SO4+3H2O，
故答案为：5NaBr+NaBrO3+3H2SO4═3Br2+3Na2SO4+3H2O；
根据各步反应，得如下关系：CaCO3 ～CO2～Br2 100 160
1g 1.6 g
所以得到Br2的质量为1.6g，故答案为：1.6 g；
（5）海水中溴的浓度为
海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，主要以碘化物形式存在．有一化学课外小组用海带为原料制取少量碘单质，他们将海带灼烧成灰，用水浸泡一段时间（以让碘化物充分溶解在水中），得到海带灰悬浊液，然后按以下实验流程提取单质碘：
（1）灼烧海带时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．坩锅C．表面皿D．铁架台（带铁圈）E．酒精灯F．干燥器
（2）指出提取碘的过程中有关的实验操作名称：①______，③______；
（3）过程②中充入适量Cl2的目的是______；
（4）操作③中所用的有机试剂可以是______（只填一种），简述选择其理由______．
（5）操作过程③可以分解为如下几步：
A．把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；
B．把50mL碘水和15mL有机溶剂（你所选的）加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；
C．检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；
D．倒转漏斗用力振荡，并不时旋开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；
E．旋开活塞，用烧杯接收溶液；
F．从分液漏斗上口倒出上层液体；
G．将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准；
H．静置、分层．
a．上述G步操作的目的是：______；
b．最后碘的有机溶液是通过______获得（填“漏斗上口”或“漏斗下口”）．
（6）请设计一种检验提取碘后的水溶液中是否还含有单质碘的简单方法：______．
（7）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶液，还需要经过蒸馏，观察如图所示实验装置指出其错误之处并加以改正______；
（8）进行上述蒸馏操作时，使用水浴的原因是______，最后晶态碘在______里聚集．
正确答案
（1）灼烧海带时用坩埚盛放海带，用带铁圈的铁架台放置坩埚，用酒精灯进行加热，所以灼烧海带时需要用到的实验仪器是坩埚、带铁圈的铁架台、酒精灯，故选BDE；
（2）将溶液和不溶性固体分离的方法是过滤，从碘水中获取碘单质采用萃取的方法，
故答案为：过滤；萃取；
（3）氯气和碘离子反应生成碘单质，为了时碘离子全部转化为碘单质，氯气应该足量，
故答案为：使I-转化为I2；
（4）萃取剂的选取标准是：溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度，溶质和萃取剂不反应，萃取剂和原来溶剂不能互溶，四氯化碳符合萃取剂的选取标准，所以可以用四氯化碳作萃取剂，
故答案为：CCl4；不溶于水且溶解碘的能力远大于水；
（5）从分液漏斗中流出液体是通过大气压强控制的，为了使液体顺利流出，将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽与漏斗上口的小孔对准；
四氯化碳的密度大于水，所以四氯化碳在水的下层，则有机溶剂从分液漏斗的下口流出，
故答案为：a．平衡压力便于液体流出；b．漏斗下口；
（6）碘遇淀粉溶液变蓝色，要想检验碘单质，其操作方法是：取提取碘后的水溶液于试管中，加入淀粉溶液，不变蓝，说明没有I2剩余，
故答案为：取提取碘后的水溶液于试管中，加入淀粉溶液，不变蓝，说明没有I2剩余；
（7）蒸馏过程中，如果里蒸馏烧瓶近的进水口，温度较高的蒸气遇到冷水温度急剧降低，则容易炸裂冷凝管，为防止冷凝管炸裂冷凝管中离蒸馏烧瓶近的口是出水口，且温度计测量的是蒸汽温度而不是溶液温度，所以这两处错误，
故答案为：温度计应该插到支管口略靠下位置，冷却水方向应该是下进上出；
（8）用酒精灯直接加热温度变化快，而水浴加热蒸馏烧瓶内溶液受热比较均匀，且温度高时碘易升华，为防止碘升华，采用水浴加热，碘在蒸馏烧瓶内聚集，
故答案为：控制温度，使蒸馏烧瓶内液体受热均匀，防止碘升华；蒸馏烧瓶．
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