海水约占地球表面的71%,具有十分巨大的开发潜力。海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。以下是从海水资源中获得人们所需物质的流程。
据此回答下列有关问题:
I.(1)粗盐中含有的杂质离子有Ca2+、Mg2+和SO,为除去上述杂质离子,可供选择化学试剂有:
①Na2CO3溶液 ②NaOH溶液 ③BaCl2溶液 ④HCl
所加试剂的顺序是___________(填化学试剂的序号),过滤后再加④HCl。
(2)写出氯碱工业反应的化学方程式___________________。
II.目前世界上60%的镁是从海水中提取的。主要步骤如上流程(其中可以利用海边的贝壳来制备碱):
(3)试剂②是___________,试剂③是___________。
(4)加入试剂②后,能够得到Mg(OH)2沉淀的操作方法是_____________。
(5)写出工业上利用无水MgCl2制取Mg的化学反应方程式____________。
III.空气吹出法工艺,是目前“海水提溴”的最主要方法之一。
(6)步骤⑤利用了SO2的还原性,反应的离子方程式为___________。
(7)步骤④之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴,而是经过“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”后再蒸馏,这样操作的意义是______________。
答案:
②③①或③①②或③②① 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 石灰乳(氢氧化钙溶液或石灰浆) 盐酸 过滤 MgCl2(熔融)Mg+ Cl2↑ SO2+Br2+2H2O= SO+4H++2Br- 富集溴
【解析】
海水蒸发浓缩可获得粗盐和母液,向粗盐经过分离提纯获得精盐,氯碱工业中利用精盐配制成饱和氯化钠溶液进行电解生产氢氧化钠、氯气和氢气;向母液中加入石灰乳,可将母液中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀,过滤将氢氧化镁分离,加入足量盐酸溶解,盐酸和氢氧化镁反应生成氯化镁,蒸发结晶获得氯化镁晶体,在HCl气流中加热结晶获得无水氯化镁;过滤后的滤液中通入氯气置换出溴单质,继而通入空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸汽和吸收剂二氧化硫发生作用转化成氢溴酸,以达到富集的目的,也就是得到富集溴.然后,再用氯气将其氧化得到产品溴,据此分析解答。
I.(1)用BaCl2溶液除去粗盐中的SO,用Na2CO3溶液除去粗盐中的Ca2+以及过量的Ba2+,用NaOH溶液除去粗盐中的Mg2+,粗盐精制的原则是除去杂质的同时不引入新的杂质,要注意两点:第一,盐酸是在过滤沉淀后加入,所以盐酸应该是最后一步,第二,同时由于除杂试剂都是过量的,所以BaCl2必须在Na2CO3前加入,这样才能保证过量的BaCl2被除掉,因此只要满足这两条的加入顺序都可以,故加入试剂的顺序为②③①、③①②、③②①过滤后再加④HCl;
(2)氯碱工业的主要反应为电解饱和食盐水电解生产氢氧化钠、氯气和氢气,化学方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
II.(3)根据分析,试剂②是石灰乳,试剂③是盐酸;
(4)根据分析,加入试剂②后,能够得到Mg(OH)2沉淀的操作方法是过滤;
(5)工业上利用电解熔融MgCl2制取Mg,化学反应方程式MgCl2(熔融)Mg+ Cl2↑;
III.(6)步骤⑤利用了SO2的还原性,二氧化硫与溴单质、水反应生成硫酸和溴化氢,反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O= SO+4H++2Br- ;
(7)步骤④之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴,而是经过“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”后再蒸馏,这样操作的意义是达到富集溴的目的。