Question

12．海水是寶貴的資源寶庫(kù)，目前氯堿工業(yè)、海水提鎂、海水提溴為人類(lèi)提供了大量工業(yè)原料．如圖是海水綜合利用的部分流程圖，據(jù)圖回答問(wèn)題：

（1）由海水曬制的粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等離子，為除去這些離子，所加試劑及其先后順序?yàn)椋▽?xiě)化學(xué)式）BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl．
（2）①目前較先進(jìn)的電解制堿法是離子交換膜電解法，即用陽(yáng)離子交換膜把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室，其作用是既能防止陰極產(chǎn)生的H₂和陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl₂相混合而引起爆炸，又能避免Cl₂和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的純度，電解飽和食鹽水的化學(xué)反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH．
②制取MgCl₂的過(guò)程中涉及反應(yīng)：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCl₂+6H₂O，該反應(yīng)要在HCl氣氛中進(jìn)行，原因是防止MgCl₂水解．
（3）苦鹵中通入Cl₂已經(jīng)置換出Br₂，為什么吹出后用SO₂吸收轉(zhuǎn)化為Br^-再用Cl₂置換第一次吹出的Br₂濃度太低，分離浪費(fèi)原料，SO₂吸收主要起到富集作用，由此判斷Cl₂、Br₂、SO₂的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镃l₂＞Br₂＞SO₂．
（4）也有工藝是在吹出Br₂后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO₂放出．該反應(yīng)的離子方程式是3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑；最后再用H₂SO₄處理得到Br₂，該反應(yīng)的離子方程式是5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)根據(jù)SO₄^2-、Ca ²⁺、Mg²⁺等易轉(zhuǎn)化為沉淀而被除去，以及根據(jù)不能產(chǎn)生新雜質(zhì)的要求排序，前面加入的過(guò)量溶液應(yīng)用后加入的溶液除去，最后加入適量的溶液；
（2）①電解池中和電源的正極相連的是電解池的陽(yáng)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而陰離子不能通過(guò)；
②氯化鎂失水發(fā)生水解生成氫氧化鎂沉淀，為防止水解應(yīng)在氯化氫氣流中加熱脫水；
（3）苦鹵中通入Cl₂已經(jīng)置換出Br₂，吹出后用SO₂吸收轉(zhuǎn)化為Br^-再用Cl₂置換是為了富集溴元素，在自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性；
（4）吹出Br₂后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO₂放出，生成溴化鈉和溴酸鈉，在酸溶液中會(huì)反應(yīng)歸中反應(yīng)．

解答 解：（1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分別與BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反應(yīng)生成沉淀，可再通過(guò)過(guò)濾除去，Na₂CO₃溶液能除去過(guò)量的BaCl₂溶液，鹽酸能除去過(guò)量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以應(yīng)先加BaCl₂溶液再加Na₂CO₃溶液，最后加入鹽酸，所以正確順序?yàn)椋築aCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl，
故答案為：BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HCl；
（2）①陽(yáng)離子交換膜只能陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子和氣體不能通過(guò)，用石墨作電解電解飽和氯化鈉時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，氯氣不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入陰極，如果氯氣進(jìn)入陰極易和氫氣混合產(chǎn)生爆炸，且易和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉而導(dǎo)致制取的氫氧化鈉不純，電解飽和食鹽水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案為：阻止H₂與Cl₂發(fā)生反應(yīng)甚至發(fā)生爆炸或阻止Cl₂與生成的NaOH溶液反應(yīng)而使燒堿產(chǎn)品不純；　2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
②氯化鎂在水中乙發(fā)生水解，為抑制水解，氯化鎂晶體應(yīng)在氯化氫氣流中脫水，故答案為：在HCl氣流中加熱脫水（防止MgCl₂水解）；
故答案為：防止MgCl₂水解；
（3）苦鹵中通入Cl₂已經(jīng)置換出Br₂，吹出后用SO₂吸收轉(zhuǎn)化為Br^-再用Cl₂置換是為了富集溴元素，第一次吹出的Br₂濃度太低，分離浪費(fèi)原料，SO₂吸收主要起到富集作用，在自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中，還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性，氧化劑氧化性大于氧化產(chǎn)物，
Cl₂+2 Br^-=Br₂+2Cl^-中還原性 Br^-＞Cl^-，SO₂+2H₂O+Br₂=H₂SO₄+2HBr中還原性SO₂＞Br^-，所以還原性強(qiáng)弱順序是 SO₂＞Br^-＞Cl^-，氧化性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篊l₂＞Br₂＞SO₂，
故答案為：第一次吹出的Br₂濃度太低，分離浪費(fèi)原料，SO₂吸收主要起到富集作用　Cl₂＞Br₂＞SO₂
（4）吹出Br₂后用碳酸鈉溶液吸收，形成溴化鈉和溴酸鈉，同時(shí)有CO₂放出，反應(yīng)的離子方程式為：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑，生成溴化鈉和溴酸鈉，最后再用H₂SO₄處理得到Br₂，說(shuō)明溴離子和溴酸根離子在酸溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成溴單質(zhì)，反應(yīng)的離子方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；
故答案為：3Br₂+3CO₃^2-═5Br^-+BrO^-₃+3CO₂↑；5Br^-+BrO₃^-+6H⁺═3Br₂+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了離子性質(zhì)的應(yīng)用，混合物除雜的實(shí)驗(yàn)方案分析，氧化還原反應(yīng)的強(qiáng)弱規(guī)律應(yīng)用，歸中反應(yīng)的分析判斷，離子方程式的書(shū)寫(xiě)方法，題目難度中等．