- 海水淡化——电渗析法
- 共1009题
工业上以浓缩海水为原料提取溴的部分流程如图1：
已知：Br2常温下呈液态，易挥发，有毒；3Br2+3CO32-═5Br-+BrO3-+3CO2．
（1）上述流程中，步骤①～③的目的是______．
（2）反应釜2中发生反应的离子方程式为______．
（3）实验室使用右图所示装置模拟上述过程．A装置中先通入Cl2一段时间后，再通入热空气．通入热空气的目的是______；B装置中导管D的作用是______；C装置中溶液X为______．
（4）对反应后烧瓶B中的溶液进行如下实验，请补充完整相关实验步骤．限选用的试剂为：稀硫酸、四氯化碳、澄清石灰水．
①检验烧瓶B的溶液中是否含有CO32-．取烧瓶B中的溶液适量，加入试管中，再加入过量的稀硫酸酸化；______．
②提取反应后烧瓶B溶液中的溴单质．向烧瓶B中加入过量的稀硫酸酸化；______．
正确答案
解：（1）海水中溴离子浓度较小，通过步骤①中氯气和与溴化钠反应生成溴：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；步骤②将溴单质吹出，步骤③中用碳酸钠溶液吸收溴单质：3Br2+3CO32-═5Br-+BrO3-+3CO2，从而提高了溴离子的浓度，使海水中的溴元素富集，
故答案为：使海水中的溴元素富集；
（2）反应釜2中Br-、BrO3-反应生成溴单质，反应的离子方程式为：5Br-+BrO3-+6H+═3Br2+3H2O，故答案为：5Br-+BrO3-+6H+═3Br2+3H2O；
（3）通入热空气能将溴从蒸馏烧瓶A中吹出，使A中Br2进入B瓶中；B装置中导管D与大气相通，起到了平衡压强、防止倒吸的作用；尾气中含有有毒的氯气或溴，需要用碱液吸收，则X可以为NaOH溶液或Na2CO3溶液，
故答案为：使A中Br2进入B瓶中；平衡压强；NaOH溶液或Na2CO3溶液；
（4）①检验烧瓶B的溶液中是否含有CO32-的方法为：取烧瓶B中的溶液适量，加入试管中，再加入过量的稀硫酸酸化将酸化后产生的气体通过盛有四氯化碳的洗气瓶后，再通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明烧瓶B的溶液中含有CO32-，否则不含碳酸根离子，
故答案为：将酸化后产生的气体通过盛有四氯化碳的洗气瓶后，再通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明烧瓶B的溶液中含有CO32-；
②提取反应后烧瓶B溶液中的溴单质：向烧瓶B中加入过量的稀硫酸酸化，然后用四氯化碳进行萃取并分液后蒸馏，从而得到溴单质，
故答案为：然后用四氯化碳进行萃取并分液后蒸馏，从而得到溴单质．
解析
解：（1）海水中溴离子浓度较小，通过步骤①中氯气和与溴化钠反应生成溴：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；步骤②将溴单质吹出，步骤③中用碳酸钠溶液吸收溴单质：3Br2+3CO32-═5Br-+BrO3-+3CO2，从而提高了溴离子的浓度，使海水中的溴元素富集，
故答案为：使海水中的溴元素富集；
（2）反应釜2中Br-、BrO3-反应生成溴单质，反应的离子方程式为：5Br-+BrO3-+6H+═3Br2+3H2O，故答案为：5Br-+BrO3-+6H+═3Br2+3H2O；
（3）通入热空气能将溴从蒸馏烧瓶A中吹出，使A中Br2进入B瓶中；B装置中导管D与大气相通，起到了平衡压强、防止倒吸的作用；尾气中含有有毒的氯气或溴，需要用碱液吸收，则X可以为NaOH溶液或Na2CO3溶液，
故答案为：使A中Br2进入B瓶中；平衡压强；NaOH溶液或Na2CO3溶液；
（4）①检验烧瓶B的溶液中是否含有CO32-的方法为：取烧瓶B中的溶液适量，加入试管中，再加入过量的稀硫酸酸化将酸化后产生的气体通过盛有四氯化碳的洗气瓶后，再通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明烧瓶B的溶液中含有CO32-，否则不含碳酸根离子，
故答案为：将酸化后产生的气体通过盛有四氯化碳的洗气瓶后，再通入澄清石灰水中，若石灰水变浑浊，则证明烧瓶B的溶液中含有CO32-；
②提取反应后烧瓶B溶液中的溴单质：向烧瓶B中加入过量的稀硫酸酸化，然后用四氯化碳进行萃取并分液后蒸馏，从而得到溴单质，
故答案为：然后用四氯化碳进行萃取并分液后蒸馏，从而得到溴单质．
海水是巨大的资源宝库．如图是人类从海水资源获取某些重要化工原料的流程示意图．
回答下列问题：
（1）操作A是______（填实验基本操作名称）．
（2）操作B需加入下列试剂中的一种，最合适的是______（选填编号）．
a．氢氧化钠溶液 b．澄清石灰水 c．石灰乳 d．碳酸钠溶液
（3）上图中虚线框内流程的主要作用是______；
（4）上图中虚线框内流程也可用
______Br2+______Na2CO3=______NaBrO3+______+______CO2
（5）写出将MgCl 2 转化为Mg时获得的副产品的一种用途______．
正确答案
解：（1）食盐的溶解度受温度变化影响较小，可以通过蒸发结晶的方法得到氯化钠，
故答案为：蒸发结晶；
（2）工业制镁：把海边的贝壳制成生石灰：CaCO3
故答案为：c；
（3）氯气氧化溴离子得到单质溴，离子方程式为：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；因溴易挥发，溶液中通入热空气可以使溴挥发出来，起初有溴最终也有溴，所以这一步为溴的富集，
故答案为：富集Br2；
（4）Br2与Na2CO3反应生成NaBrO3、NaBr和CO2，Br元素部分由0价升高到+5价，另一部分从0价降低到-1价，则生成的NaBrO3与NaBr的物质的量之比为1：5，所以配平方程式为：3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2↑，
故答案为：3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2；
（5）电解熔融的氯化镁可以冶炼金属镁，同时得到氯气；可作化工原料，工业上以氯气和熟石灰（实际上用石灰乳）为原料制取漂白粉，方程式为：2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，也可制盐酸等，
故答案为：化工原料（制漂白粉，杀菌消毒，制盐酸等）．
解析
解：（1）食盐的溶解度受温度变化影响较小，可以通过蒸发结晶的方法得到氯化钠，
故答案为：蒸发结晶；
（2）工业制镁：把海边的贝壳制成生石灰：CaCO3
故答案为：c；
（3）氯气氧化溴离子得到单质溴，离子方程式为：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；因溴易挥发，溶液中通入热空气可以使溴挥发出来，起初有溴最终也有溴，所以这一步为溴的富集，
故答案为：富集Br2；
（4）Br2与Na2CO3反应生成NaBrO3、NaBr和CO2，Br元素部分由0价升高到+5价，另一部分从0价降低到-1价，则生成的NaBrO3与NaBr的物质的量之比为1：5，所以配平方程式为：3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2↑，
故答案为：3Br2+3Na2CO3=NaBrO3+5NaBr+3CO2；
（5）电解熔融的氯化镁可以冶炼金属镁，同时得到氯气；可作化工原料，工业上以氯气和熟石灰（实际上用石灰乳）为原料制取漂白粉，方程式为：2Cl2+2Ca（OH）2=CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O，也可制盐酸等，
故答案为：化工原料（制漂白粉，杀菌消毒，制盐酸等）．
碘是人体必需的元素之一，海洋植物含有丰富的碘元素．在实验中，从海藻里提取碘的流程如下：
（1）步骤③的名称为______，步骤⑤所需玻璃仪器除烧杯外还需______
（2）步骤④中若不用氯气，可以选择滴加稀硫酸，再加入H2O2的方法，则反应的离子方程式为______．
（3）步骤⑤，可选择的有机试剂是______．
A．酒精 B．醋酸 C．CCl4 D．苯
（4）欲检验提取碘后的水溶液中是否含有单质碘的简单化学方法为______．
（5）从含碘的有机溶液中提取碘和回收有机溶剂，还需要经过蒸馏．指出如图实验装置中存在的错误之处（1处）：______
正确答案
解：将海藻在坩埚中灼烧得到海藻灰，将海藻灰浸泡得到海藻灰悬浊液，然后采用过滤的方法分离，得到溶液和残渣，向溶液中通入过量氯气发生反应Cl2+2I-=I2+2Cl-，用有机溶剂萃取碘水中的碘，然后利用蒸馏的方法得到晶态碘，
（1）分离不溶性固体和溶液采用过滤的方法，萃取时使用的玻璃仪器还有分液漏斗，故答案为：过滤；分液漏斗；
（2）碘离子具有还原性，双氧水具有氧化性，二者在酸性条件下发生氧化还原反应生成碘和水，离子反应方程式为：2H++2I-+H2O2═I2+2H2O，故答案为：2H++2I-+H2O2═I2+2H2O；
（3）萃取剂的选取标准是：萃取剂和溶质不反应、萃取剂和原溶剂不互溶、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度，
A．酒精和水互溶，所以酒精不能作萃取剂，故错误；
B．醋酸和水互溶，所以酒精不能作萃取剂，故错误；
C．CCl4符合萃取剂的条件，所以能作萃取剂，故正确；
D．苯符合萃取剂的条件，所以能作萃取剂，故正确；
故选CD；
（4）碘遇淀粉试液变蓝色，如果提取碘后的水溶液中含有碘，则该溶液能使淀粉试液变蓝色，其检验方法为：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色，如果变蓝，说明还有单质碘，
故答案为：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色，如果变蓝，说明还有单质碘；
（5）馏分的温度较高，如果将馏分急剧冷却，会导致冷凝管炸裂，为防止冷凝管炸裂，冷凝管中的水应该是下口为进水口、上口为出水口，根据图片知，冷凝管进出水的方向颠倒，故答案为：冷凝管进出水的方向颠倒．
解析
解：将海藻在坩埚中灼烧得到海藻灰，将海藻灰浸泡得到海藻灰悬浊液，然后采用过滤的方法分离，得到溶液和残渣，向溶液中通入过量氯气发生反应Cl2+2I-=I2+2Cl-，用有机溶剂萃取碘水中的碘，然后利用蒸馏的方法得到晶态碘，
（1）分离不溶性固体和溶液采用过滤的方法，萃取时使用的玻璃仪器还有分液漏斗，故答案为：过滤；分液漏斗；
（2）碘离子具有还原性，双氧水具有氧化性，二者在酸性条件下发生氧化还原反应生成碘和水，离子反应方程式为：2H++2I-+H2O2═I2+2H2O，故答案为：2H++2I-+H2O2═I2+2H2O；
（3）萃取剂的选取标准是：萃取剂和溶质不反应、萃取剂和原溶剂不互溶、溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度，
A．酒精和水互溶，所以酒精不能作萃取剂，故错误；
B．醋酸和水互溶，所以酒精不能作萃取剂，故错误；
C．CCl4符合萃取剂的条件，所以能作萃取剂，故正确；
D．苯符合萃取剂的条件，所以能作萃取剂，故正确；
故选CD；
（4）碘遇淀粉试液变蓝色，如果提取碘后的水溶液中含有碘，则该溶液能使淀粉试液变蓝色，其检验方法为：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色，如果变蓝，说明还有单质碘，
故答案为：取少量提取碘后的水溶液于试管中，加入几滴淀粉试液，观察是否出现蓝色，如果变蓝，说明还有单质碘；
（5）馏分的温度较高，如果将馏分急剧冷却，会导致冷凝管炸裂，为防止冷凝管炸裂，冷凝管中的水应该是下口为进水口、上口为出水口，根据图片知，冷凝管进出水的方向颠倒，故答案为：冷凝管进出水的方向颠倒．
目前，世界上生产的镁有60%来自海水．从海水中提取镁，最基本的方法就是向海水中加碱使镁沉淀出来，然后经过一系列处理，最终得到单质镁．在从海水中提取镁的过程，没有发生的反应是（ ）
AMg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O
BMgCl2
C2MgO
DMg2++2OH-=Mg（OH）2Mg（OH）2↓
正确答案
解析
解：海水中含有镁离子，首先将镁离子转化为氢氧化镁沉淀，反应方程式为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，然后将氢氧化镁溶于盐酸中得到氯化镁溶液，反应方程式为：Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O，用氯化镁溶液在氯化氢氛围中制取无水氯化镁，活泼金属采用电解其熔融盐的方法冶炼，镁是活泼金属，所以最后利用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，反应方程式为：MgCl2
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，如图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：
请根据以上信息回答下列问题：
I．（1）写出B的名称：B______．
（2）写出反应②的化学方程式，并标出其电子转移的方向和数目：______
（3）写出反应③的离子方程式：______，
Ⅱ．粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，精制时所用的试剂为：①盐酸 ②氯化钡溶液③氢氧化钠溶液 ④碳酸钠溶液，以上试剂添加的顺序可以为______．
A．②③④①B．③④②①C．④③②①D．③②④①
Ⅲ．提取粗盐后剩余的海水（母液）中，可用来提取Mg和Br2．
（1）若用来提取Mg，根据上述提取Mg的流程，没有涉及到的反应类型是______．
A．分解反应B．化合反应C．置换反应D．复分解反应
（2）若用来提取Br2，反应⑥所用的气态氧化剂的寻找货源的设想，其中合理的是______．
A．从外地购买
B．在当地新建生产厂
C．从本厂生产烧碱处循环D．从本厂生产镁单质处循环
流程⑦将溴单质从混合物中分离出来是基于溴单质具有______性．
（3）母液用来提取Mg和Br2先后顺序，甲乙两位工程师有不同观点：甲：母液先提取Mg，后提取Br2；乙：母液先提取Br2，后提取Mg．请你判断哪个更合适及其理由是______．
正确答案
解：Ⅰ．（1）根据流程图知：反应2为精盐溶液的电解，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，C+F→N，N能溶解沉淀，C既能和F反应又能和E反应，所以，E为NaOH，F为H2，C为Cl2，N为HCl，贝壳（主要成分为CaCO3）经过高温煅烧可以生成疏松的氧化钙，氧化钙可与水反应生成氢氧化钙，所以B为石灰乳，
故答案为：石灰乳；
（2）电解食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，
故答案为：
（3）反应③的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
Ⅱ．SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，故选AD；
Ⅲ．（1）液和B反应为海水中的镁离子和氢氧化钙反应，为复分解反应，得到氢氧化镁的沉淀，制取盐酸为化合反应，氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁，为复分解反应，氯化镁电解为分解反应，该过程中未涉及的反应为置换反应，故答案为：C；
（2）提取Br2，反应⑥所用的气态氧化剂为氯气，本厂生产烧碱为电解氯化钠溶液，产物中有氯气，本厂生产镁单质，是电解无水氯化镁，电解氯化镁的产物为镁和氯气，溴单质具有挥发性，将溴单质从混合物中分离出来是基于溴单质的挥发性，故答案为：CD；挥发；
（3）母液用来提取Mg和Br2，若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，Ca（OH）2能和氯气反应生成氯化钙和次氯酸钙和水，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2，所以乙观点合理，故答案为：乙；若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2．
解析
解：Ⅰ．（1）根据流程图知：反应2为精盐溶液的电解，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，C+F→N，N能溶解沉淀，C既能和F反应又能和E反应，所以，E为NaOH，F为H2，C为Cl2，N为HCl，贝壳（主要成分为CaCO3）经过高温煅烧可以生成疏松的氧化钙，氧化钙可与水反应生成氢氧化钙，所以B为石灰乳，
故答案为：石灰乳；
（2）电解食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时生成氢氧化钠，
故答案为：
（3）反应③的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O，故答案为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O；
Ⅱ．SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，故选AD；
Ⅲ．（1）液和B反应为海水中的镁离子和氢氧化钙反应，为复分解反应，得到氢氧化镁的沉淀，制取盐酸为化合反应，氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁，为复分解反应，氯化镁电解为分解反应，该过程中未涉及的反应为置换反应，故答案为：C；
（2）提取Br2，反应⑥所用的气态氧化剂为氯气，本厂生产烧碱为电解氯化钠溶液，产物中有氯气，本厂生产镁单质，是电解无水氯化镁，电解氯化镁的产物为镁和氯气，溴单质具有挥发性，将溴单质从混合物中分离出来是基于溴单质的挥发性，故答案为：CD；挥发；
（3）母液用来提取Mg和Br2，若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，Ca（OH）2能和氯气反应生成氯化钙和次氯酸钙和水，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2，所以乙观点合理，故答案为：乙；若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2．
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