- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
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下
（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，了如下装置简图
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
（1）蒸馏法；电渗析法（或离子交换法）
（2）Cl2；NaOH；NaClO
（3）富集溴元素
（4）Br2＋SO2＋2H2O=4H+＋SO42-＋Br-；强酸对设备的严重腐蚀
（5）①冷凝管；②Br2腐蚀橡胶；③控制温度计b的温度，并收集59℃的馏分；④深红棕色；分液（或蒸馏）
海洋是资源的宝库，蕴藏着丰富的化学元素，如氯、溴、碘等．
（1）在光照条件下．氯气和氢气反应过程如下：
①Cl2→Cl+Cl ②Cl+H2→HCl+H ③H+Cl2→HCl+Cl …
反应②中形成的化合物的电子式为______；反应③中被破坏的化学键属于______键（填“极性”或“非极性”）．
（2）在短周期主族元素中，氯元素及与其相邻元素的原予半径从大到小的顺序是______．
（用元素符号表示）．与氯元素同周期且金属性最强的元素位于周期表的第______周期______族．
（3）卤索单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律．下列有关说法正确的是______．
a．卤化银的颜色按AgCl、AgBr、AgI的顺序依次加深
b•卤化氢的键长按H-F、H-Cl、H-Br、H-I的顺序依次减小
c•卤化氢的还原性按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次减弱
d•卤索单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易
（4）卤素单质的键能大小如图．由图推断：
①非金属性强的卤素，其单质分子的化学键______断裂（填“容易”或“不容易”或“不一定容易”）．
②卤素单质键能大小与键长的关系为：______．
正确答案
（1）反应②中形成的化合物是氯化氢，氯化氢为共价化合物，一个氢原子核外为1个电子，1个氯原子核外最外层有7个电子，HCl分子中共用一对电子，所以电子式为
；反应③为氢原子和氯气反应，所以破坏的是氯气分子中的氯氯键，同一元素组成的双原子分子为非极性分子，所以破坏的是非极性共价键，
故答案为：
；非极性；
（2）短周期主族元素中与氯元素相邻的有F和S，根据同周期和同主族元素原子的半径变化规律同一周期，从左到右，原子序数增大，半径在逐渐减小，所以原子半径S＞Cl，同一主族，从上往下，半径在逐渐增大，所以原子半径Cl＞F，综上可知，三者的原子半径从大到小的顺序是S＞Cl＞F；与氯同周期，金属性最强的元素位于该周期的最左侧，为Na元素，钠为第三周期，第IA，
故答案为：S＞Cl＞F； 三；IA；
（3）a．卤化银的颜色按AgCl为白色固体、AgBr为浅黄色固体、AgI为黄色固体，所以它们的颜色依次加深，故a正确；
b•同一主族，从上往下，半径在逐渐增大，所以原子半径I＞Br＞Cl＞F，所以卤化氢的键长按H-F、H-Cl、H-Br、H-I的顺序依次增大，故b错误；
c•随着原子序数的增大，单质得电子能力逐渐减弱，所以其阴离子失电子能力逐渐增强，所以HF、HCl、HBr、HI的还原性按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次增强，故C错误；
d•随着原子序数的增大，单质得电子能力逐渐减弱，所以单质F2、Cl2、Br2、I2中与氢气化合逐渐困难，故d错误；
故答案为：a；
（4）①从卤素单质的键能大小图可知，氯气分子中氯氯键的键能大于溴单质中溴溴键，而氯原子的得电子能力大于溴，所以非金属性强的卤素，其单质分子的化学键不一定容易断裂，
故答案为：不一定容易；
②同一主族，从上往下，半径在逐渐增大，所以原子半径I＞Br＞Cl＞F，所以卤化氢的键长按H-F、H-Cl、H-Br、H-I的顺序依次增大，从卤素单质的键能大小图可知，除F2外．键长增大，而键能与键长成反比，所以依次减小，
故答案为：除F2外．键长增大，键能减小；
工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。
(1)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
________。电解槽中的阳极材料为__________。
(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备？
_____原因是_________________________。
(3)溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是____________________________。
正确答案
(1)阴离子(Na+)；钛(或石墨)
(2)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)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重
从海水中可以获得淡水、食盐，并可提取镁和溴等物质．
（一）海水淡化的方法主要有______（填一种）．
（二）从海水中提取溴和镁的流程如图所示：
（1）提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是______；②中SO2表现______（填“氧化”或“还原”）性；第二次通入Cl2后，要提取Br2还要进行的操作为______．
（2）为了实现对镁离子的富集，①中加入的足量试剂是______（填化学式）；
试从节约能源，提高金属镁的纯度分析，以下最适宜的冶炼的方法是______（填字母）．
A．Mg（OH）2
B．Mg（OH）2
C．Mg（OH）2
D．Mg（OH）2
正确答案
（一）淡化海水，应将水与海水中的盐进行分离，常用方法有蒸馏、电渗析以及离子交换法等，最简单的是蒸馏的方法，故答案为：蒸馏；
（二）向苦卤中加入试剂①得到Mg（OH）2，且不能引入新的杂质离子，则①应该是NaOH，Mg（OH）2溶于稀盐酸得到MgCl2溶液，将MgCl2.6H2O在HCl氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg；
向溶液中通入过量Cl2，发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，得到低浓度的Br2，用热空气将Br2吹出，然后用二氧化硫还原溴得到溴离子，反应方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，向氢溴酸中通入氯气，发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，从而得到高浓度的Br2，
（1）通过以上分析知，提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；②中发生的反应为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，S元素化合价由+4价变为+6价，所以SO2表现还原性；从溴水中获取溴单质采用萃取的方法，所以第二次通入Cl2后，要提取Br2还要进行的操作为萃取，
故答案为：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；还原；萃取；
（2）通过以上分析知，为了实现对镁离子的富集，①中加入的足量试剂是NaOH，
A．氧化镁熔点很高，电解熔融态氧化镁会增加成本，故不适合；
B．真空、高温还原MgO增加成本，且条件难以控制，故不适合；
C．镁是活泼金属，采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，故适合；
D．镁是活泼金属，不能采用置换法获取，故不适合；
故选C；
故答案为：NaOH；C．
海带中含有碘元素，碘元素以碘离子（I-）的形式存在．经常食用海带可以防治甲状腺肿大，所以工业上常用海带为原料提取碘单质．查有关资料可知碘单质有升华现象．下面是某校化学探究小组设计的从海带中提取碘单质的实验，请完成下列实验．
（1）将干燥洁净的海带用酒精湿润后在______（填一种仪器名称）中灼烧成灰烬．
（2）将海带灰烬冷却至室温，将其转移到烧杯中，加蒸馏水后，搅拌、煮沸、冷却、______（填一种操作名称）．
（3）在滤液中滴入几滴稀硫酸，再加入一定量的过氧化氢（H2O2）溶液，此时发生反应的离子方程式为______．
（4）把（3）中所得的溶液注入______（填一种仪器名称）中，然后再加入四氯化碳，振荡、静置，可以观察到四氯化碳层呈______色．经分液得到碘的四氯化碳溶液，在这一实验过程中，四氯化碳起______的作用．
（5）将碘的四氯化碳溶液中的碘单质和四氯化碳分离出来的方法是______．
（6）证明得到的固体是碘单质的化学方法是______．
正确答案
（1）灼烧固体物质一般使用（瓷）坩埚；
故答案为：坩埚；
（2）分离固体和液体用过滤；故答案为：过滤；
（3）酸性条件下H2O2与I-反应生成碘单质和水，其反应方程式为：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O；故答案为：2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O；
（4）分离互不相溶的液体用分液漏斗；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，萃取剂与溶质不反应，碘在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度，四氯化碳和水都不互溶，且四氯化碳和碘不反应，故可用四氯化碳，若得到的是含碘的四氯化碳溶液，静置后分层，下层为紫红色，
故答案为：分液漏斗；紫红色；萃取剂；
（5）碘的四氯化碳溶液中的碘单质和四氯化碳沸点不同，可以用蒸馏的方法分离，故答案为：蒸馏；
（6）淀粉溶液遇碘变蓝色，可用来检验碘单质，所以操作为取得到的固体碘单质少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质，
故答案为：取得到的固体碘单质少许，将其加入到淀粉溶液中，淀粉溶液变蓝，即可证明所得固体为碘单质；
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