Question

20．我國(guó)有豐富的海水資源，開發(fā)和利用海水資源是當(dāng)前科學(xué)研究的一項(xiàng)重要任務(wù)，下圖是海水綜合利用的一個(gè)方面．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）①步主要反應(yīng)的離子方程式：2Br^-+Cl₂═2Cl^-+Br₂．溴的用途有很多，寫出其中的一種溴化銀可作感光材料．
（2）分離出氫氧化鎂的操作稱為過濾，第③步需要加入鹽酸，寫出該物質(zhì)在水中的電離方程式： HCl=Cl^-+H⁺．
（3）將粗食鹽中含有的Mg²⁺、Ca²⁺和SO₄^2-等雜質(zhì)除去，加入的試劑有（按加入順序填入）NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸或BaCl₂溶液、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸．
（4）⑤產(chǎn)物氫氣在陰極生成，若電解食鹽水時(shí)消耗NaCl的質(zhì)量為234g，則在理論上最多可得氯氣的體積為44.8升（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．

Answer 1

分析 海水暴曬然后分離得到粗鹽和含有鎂離子、溴離子的苦鹵，向苦鹵溶液中加入生石灰，發(fā)生反應(yīng)CaO+H₂O=Ca（OH）₂、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，向含有溴離子的溶液中加入氯水，發(fā)生反應(yīng)2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，然后萃取得到Br₂，將Mg（OH）₂溶于稀鹽酸得到MgCl₂，電解熔融氯化鎂得到Mg，MgCl₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，提純粗鹽得到精鹽，電解飽和食鹽水得到燒堿、氯氣和氫氣，反應(yīng)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，據(jù)此分析解答．
（1）①步主要反應(yīng)是氯氣氧化溴離子生成單質(zhì)溴和氯離子；根據(jù)溴化銀可作感光材料；
（2）分離固體難溶物與水用過濾的方法；氫氧化鎂能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水；氯化氫為強(qiáng)電解質(zhì)完全電離；
（3）溶液中的雜質(zhì)離子為鈣離子、鎂離子、和硫酸根離子，根據(jù)鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過量的鋇離子沉淀最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子進(jìn)行分析；
（4）惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陽(yáng)極是氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，依據(jù)電解反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑來分析計(jì)算．

解答 解：（1）第①步主要反應(yīng)是氯氣氧化溴離子生成單質(zhì)溴和氯離子，離子方程式為：2Br^-+Cl₂═2Cl^-+Br₂；溴化銀可作感光材料；
故答案為：2Br^-+Cl₂═2Cl^-+Br₂；溴化銀可作感光材料；
（2）氫氧化鎂不溶于水，可用過濾分離；第③步是氫氧化鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水，需要加入鹽酸；氯化氫為強(qiáng)電解質(zhì)完全電離出氫離子和氯離子，電離方程式為：HCl=Cl^-+H⁺，
故答案為：過濾； 鹽酸；HCl=Cl^-+H⁺；   　
（3）首先要把粗鹽溶于水形成溶液，然后鎂離子用氫氧根離子沉淀，加入過量的氫氧化鈉可以將鎂離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過量的氯化鋇可以將硫酸根離子沉淀，至于先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都行，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉(zhuǎn)化為沉淀，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會(huì)除去反應(yīng)剩余的氯化鋇，離子都沉淀了，再進(jìn)行過濾，最后再加入鹽酸除去反應(yīng)剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，涉及離子方程式有Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓、Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、H⁺+OH^-=H₂O、2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑．所以加入的試劑有：NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸或BaCl₂溶液、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸，
故答案為：NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸或BaCl₂溶液、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸；
（4）惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，依據(jù)離子放電順序，陽(yáng)極是氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，電解食鹽水時(shí)消耗NaCl的質(zhì)量為234g，反應(yīng)的氯化鈉物質(zhì)的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{234g}{58.5g/mol}$=4mol，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
4mol                                          2mol
氯氣物質(zhì)的量為1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氯氣體積為 2mol×22.4L/mol=44.8L，
故答案為：陰； 44.8

點(diǎn)評(píng) 本題考查海水資源綜合利用，涉及物質(zhì)分離和提純、金屬冶煉等知識(shí)點(diǎn)，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作是解本題關(guān)鍵，注意電解原理的分析應(yīng)用，（3）離子去除的先后順序?yàn)橐族e(cuò)點(diǎn)，題目難度中等．