一、粗鹽提純1.粗鹽中的雜質(zhì)。粗鹽中的主要成分為NaCl,還含有難溶性雜質(zhì)(如泥沙)和可溶性雜質(zhì)(如CaCl2、MgCl2、Na2SO4)。
2.粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除。
3.粗鹽中可溶性雜質(zhì)的去除。除雜原理。
二、從海水中提取溴1.從海水中提取溴的基本步驟及主要反應(yīng):(1)氧化:向提取食鹽后的母液中通入Cl2,將Br-氧化為Br2,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2Br-══Br2+2Cl-。用硫酸酸化的作用:抑制氯、溴與水反應(yīng)。(2)吹出:利用溴的揮發(fā)性,鼓入熱空氣,使溴從溶液中揮發(fā)出來(lái),冷凝后得到粗溴。(3)精制:將粗溴精制后得到高純度的溴單質(zhì)。
(4)實(shí)驗(yàn)室用CCl4萃取溴水中的溴時(shí),上層為水層,下層為溴的CCl4溶液,而用苯萃取溴水中的溴時(shí),上層為溴的苯溶液,下層為水層。溴的有機(jī)溶液再通過(guò)蒸餾分離出溴單質(zhì)。
2.溴單質(zhì)通常狀況下為深紅棕色液體,微溶于水,易溶于酒精、四氯化碳等有機(jī)溶劑,易揮發(fā)。液溴需加少量水液封保存,用棕色細(xì)口瓶盛放并用蠟密封,置于冷暗處。3.溴及其化合物的重要用途。(1)溴可用于制備藥物、感光劑等,還是制造農(nóng)業(yè)殺蟲劑、阻燃劑的原料。(2)溴化銀是重要的感光劑。
【自主思考1】 在除去粗鹽中難溶性雜質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中,在①溶解、②過(guò)濾、③蒸發(fā)各步驟中均使用了玻璃棒,其作用分別是什么?提示:①攪拌,加快粗鹽的溶解;②引流;③攪拌,防止局部過(guò)熱而引起液體飛濺。
【自主思考2】 除去粗鹽中的可溶性雜質(zhì)時(shí),加入稀鹽酸的目的是什么?應(yīng)何時(shí)加入稀鹽酸?提示:除去粗鹽中的Ca2+和過(guò)量的Ba2+時(shí),使用了過(guò)量的碳酸鈉溶液;除去粗鹽中過(guò)量的Mg2+,使用了過(guò)量的氫氧化鈉溶液。加入稀鹽酸是為了除去過(guò)量的碳酸鈉和氫氧化鈉。因?yàn)镸g(OH)2、CaCO3、BaCO3均可與稀鹽酸反應(yīng),所以應(yīng)在過(guò)濾除去沉淀之后加入稀鹽酸。
【自主思考3】 從溴水中提取溴的實(shí)驗(yàn)中,可以用酒精代替CCl4作萃取劑嗎?提示:不可以。盡管溴在水中和酒精中的溶解度有較大差異,但酒精與水互溶,不分層,故不能用酒精作萃取劑。
【效果自測(cè)】 1.要除去NaCl溶液中混有的MgCl2,應(yīng)選用的試劑和操作方法是(　　)。A.加入適量Na2SO4溶液后過(guò)濾B.加入適量NaOH溶液后過(guò)濾C.加入過(guò)量NaOH溶液后蒸發(fā)D.加入過(guò)量Na2CO3溶液后過(guò)濾答案:B
解析:NaOH溶液與MgCl2發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀,再用過(guò)濾的方法除去不溶于水的Mg(OH)2,即可除去MgCl2雜質(zhì)。但應(yīng)加入適量的NaOH溶液,若加入過(guò)量的NaOH溶液,會(huì)引入NaOH雜質(zhì)。
2.為了除去粗鹽中的CaCl2、MgCl2、Na2SO4及泥沙,得到純凈的NaCl,可將粗鹽溶于水,然后在下列操作中選取必要的步驟和正確的操作順序:①過(guò)濾?、诩舆^(guò)量NaOH溶液?、奂舆m量鹽酸 ④加過(guò)量Na2CO3溶液?、菁舆^(guò)量BaCl2溶液則下列選項(xiàng)中正確的是(　　)。A.④②⑤B.④①②⑤③C.②⑤④①③D.①④②⑤③答案:C
解析:除去MgCl2,應(yīng)選擇過(guò)量的NaOH溶液,除去Na2SO4應(yīng)選擇過(guò)量的BaCl2溶液,過(guò)量的BaCl2將和CaCl2一起用過(guò)量的Na2CO3溶液除去,過(guò)量的NaOH和Na2CO3必須通過(guò)加適量的鹽酸來(lái)除去。因此,操作⑤必須在操作④之前,過(guò)濾操作必須在加入適量鹽酸之前進(jìn)行。
3.海水中溴元素以Br-形式存在,工業(yè)上用空氣吹出法從海水中提取溴的工藝流程如圖:
(1)步驟①中反應(yīng)的離子方程式是?　　　　　　　　　。?(2)步驟③中反應(yīng)的化學(xué)方程式是?　　　　　　　　　。?從理論上考慮,下列也能吸收Br2的是　　　。?A.NaOHD.H2O(3)步驟⑤蒸餾的過(guò)程中,溫度應(yīng)控制在80~90 ℃。溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于生產(chǎn),請(qǐng)解釋原因:???　 。?
答案:(1)2Br-+Cl2══Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O══H2SO4+2HBr　ABC(3)若溫度過(guò)高,大量水蒸氣隨溴蒸發(fā),溴蒸氣中水蒸氣的含量增加;溫度過(guò)低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低解析:(2)從理論上考慮,NaOH具有強(qiáng)堿性,能吸收Br2,Fe2+、 具有強(qiáng)還原性也能吸收Br2;但Br2在水中的溶解度較小,不能用水吸收。(3)溫度過(guò)高,大量水蒸氣隨溴排出,溴蒸氣中水蒸氣的含量增加;溫度過(guò)低,溴不能完全蒸出,產(chǎn)率太低。
問(wèn)題引領(lǐng)食鹽的精制實(shí)驗(yàn)?zāi)康?從粗食鹽水中除去Ca2+、Mg2+、 。實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì):
1.除去粗鹽中雜質(zhì)離子需要加入哪些試劑?提示:粗鹽水中含有 、Mg2+、Ca2+,通常加入BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、稀鹽酸。2.加入上述試劑,是否考慮除雜試劑用量問(wèn)題?除雜試劑是否會(huì)引入新的雜質(zhì)?提示:為了使雜質(zhì)能除得比較干凈,所加試劑一般要稍過(guò)量,除雜試劑過(guò)量,這樣才能使雜質(zhì)離子完全變成沉淀,通過(guò)過(guò)濾除去;過(guò)量的除雜試劑成為新的雜質(zhì),但合理的加入順序可有效除去新雜質(zhì)。
3.加入上述試劑的順序是什么?提示:從反應(yīng)原理可知,鹽酸必須在NaOH和Na2CO3的后面加入(確保除去過(guò)量的NaOH和Na2CO3),Na2CO3必須在BaCl2的后面加入(確保除去過(guò)量的BaCl2),所以可以有三種添加順序:(1)BaCl2→NaOH→Na2CO3→過(guò)濾→鹽酸;(2)BaCl2→Na2CO3→NaOH→過(guò)濾→鹽酸;(3)NaOH→BaCl2→Na2CO3→過(guò)濾→鹽酸;最后,通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶,過(guò)量的鹽酸揮發(fā),便獲得了純凈的NaCl(注意加鹽酸之前要過(guò)濾除去沉淀)。
4.如何檢驗(yàn)雜質(zhì)離子是否除盡?提示:取凈化后的溶液少許于潔凈的試管中,繼續(xù)加入沉淀劑,看是否有沉淀生成,若有,說(shuō)明雜質(zhì)離子未除盡。
歸納提升粗鹽提純1.物質(zhì)提純的原則。
2.除去粗鹽中可溶性雜質(zhì)(Na2SO4、MgCl2、CaCl2)的流程及目的。
為了使雜質(zhì)盡可能除去,加入的除雜試劑必須過(guò)量。連續(xù)操作時(shí),須考慮上一步對(duì)下一步的影響。除雜實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是Na2CO3溶液必須在加入BaCl2溶液后面加入,而稀鹽酸是在過(guò)濾完后加入。概括為:鋇先碳,堿隨便,接過(guò)濾,后鹽酸。
典型例題【例題】 為了除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、 以及泥沙等雜質(zhì),某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種制備精鹽的實(shí)驗(yàn)方案,步驟如下(所加的BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液均稍過(guò)量):
(1)②③④步操作中所加入試劑的順序?yàn)椤　　　　　　　　?2)判斷BaCl2已過(guò)量的方法是?? 　。?
答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3或NaOH、BaCl2、Na2CO3或BaCl2、Na2CO3、NaOH(2)取加入BaCl2溶液后的上層清液1~2滴滴在點(diǎn)滴板上,再滴入1~2滴BaCl2溶液,若溶液未變渾濁,則表明BaCl2溶液已過(guò)量解析:加入除雜試劑需過(guò)量,前面操作引入的雜質(zhì)要在后續(xù)操作中除去。故Na2CO3溶液應(yīng)在BaCl2溶液之后加入,以除去過(guò)量的Ba2+。
【變式訓(xùn)練】 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,根據(jù)下圖回答問(wèn)題:
(1)由海水曬制的粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、 等離子,為除去這些離子,所加試劑及其先后順序?yàn)?寫化學(xué)式)　　　。?(2)電解飽和食鹽水的離子方程式為　　　　　　　。?(3)苦鹵中通入Cl2置換出Br2,吹出后用SO2吸收,寫出用SO2吸收Br2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　　　　,由此判斷Cl2、Br2、SO2的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椤　　　　　　　　　　?
(4)也有工藝是在吹出Br2后用碳酸鈉溶液吸收,生成溴化鈉和溴酸鈉,同時(shí)有CO2放出,該反應(yīng)的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　;最后再用H2SO4處理得到Br2,之后加入CCl4進(jìn)行Br2的萃取,最終用　　　　的方法得到Br2。?答案:(1)BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl(或其他合理答案)
(3)苦鹵中通入Cl2可置換出Br2,吹出后用SO2吸收Br2,Br2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,故用SO2吸收以富集溴;在自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中,氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性,反應(yīng)Cl2+2Br-══Br2+2Cl-中,氧化性:Cl2>Br2;反應(yīng)SO2+2H2O+Br2══H2SO4+2HBr中,氧化性:Br2>SO2,故氧化性的強(qiáng)弱順序?yàn)镃l2>Br2>SO2。

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