
?第2課時 海水資源的開發(fā)利用
目標導航] 1.了解海水淡化的方法及其意義。2.了解海水的主要組成元素。3.了解海水化學資源的開發(fā)和利用,熟知從海水中提取溴、碘、金屬鎂的原理。4.以海水資源的綜合利用為例,了解化學方法在實現(xiàn)物質間轉化中的作用。
一、海水水資源的開發(fā)利用
1.直接利用海水進行循環(huán)冷卻。
2.海水淡化:主要方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法。
3.海水的蒸餾
(1)原理
(2)注意事項
①燒瓶需墊石棉網(wǎng)加熱。
②燒瓶所盛液體不能超過燒瓶容量的,也不能少于。
③需向燒瓶中加幾粒沸石或幾片碎瓷片,以防液體暴沸。
④冷凝器里的冷卻水要從冷凝器的下口進、上口出。
議一議
若實現(xiàn)海水淡化供應飲用水,下列方法在原理上完全不可行的是( )
A.加明礬使海水中鹽分沉淀而淡化
B.利用太陽能使海水蒸餾淡化
C.將海水電解,然后讓兩極氣體燃燒得到飲用水
D.將海水通過離子交換樹脂,以除去所含離子
答案 A
解析 明礬具有凈水作用,可使海水中的懸浮物形成沉淀而除去,但不能使海水中鹽分沉淀。
二、海水化學資源的開發(fā)利用
1.海水中的化學資源
海水中H、O兩種元素,加上Cl、Na、K、Ca、Mg、S、C、F、B、Br、Sr等11種元素的總量超過99%,其他為微量元素,共計含有80多種。
2.海水制鹽
海水粗鹽精鹽。
3.海帶提碘
(1)流程:海帶―→灼燒―→浸泡―→過濾氧化―→提純―→碘單質。
(2)原理:2I-+Cl2===I2+2Cl-。
4.海水提溴
(1)過程:濃縮―→氧化―→富集―→提取。
(2)原理:2Br-+Cl2===Br2+2Cl-。
5.海水提鎂
(1)過程:濃縮沉淀―→過濾溶解―→結晶(MgCl2·6H2O)MgCl2晶體金屬鎂。
(2)原理:①Mg2++2OH-===Mg(OH)2↓;
②Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;
③MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O;
④MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
6.新能源的開發(fā)
(1)從海水中提取鈾和重水,鈾和重水是核能開發(fā)的重要原料。
(2)潮汐能、波浪能是待開發(fā)的新型能源。
議一議
判斷正誤,正確的打“√”,錯誤的打“×”
(1)海水中含有Br2( )
(2)海帶中含有碘,能使淀粉變藍( )
(3)用SO2溶液吸收溴蒸氣,是利用了SO2具有漂白性( )
答案 (1)× (2)× (3)×
一、海水中溴的提取
例1 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反應的離子方程式是___________________________________________,
步驟③反應的化學方程式是__________________________________________。
(2)從理論上考慮,下列物質也能吸收Br2的是_____________________________。
A.NaOH B.FeCl2
C.Na2SO3 D.H2O
(3)步驟③中氧化劑是____________,若反應中生成2 mol HBr,則消耗________mol SO2。
(4)根據(jù)上述反應判斷SO2、Cl2、Br2三種物質氧化性由強到弱的順序是_________________________________________________。
解析 (1)讀懂流程圖,可以寫出2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4。(2)只從理論上考慮,NaOH具有強堿性,能吸收Br2,F(xiàn)e2+、SO具有還原性也能吸收Br2,但Br2在水中的溶解度較小,不能充分吸收。(3)Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,該反應中氧化劑為Br2,還原劑為SO2,反應中每生成2 mol HBr,則消耗1 mol SO2。(4)最后再向含HBr的溶液中通入適量Cl2,蒸餾得到Br2。經(jīng)過上述反應過程知氧化性由強到弱的順序為Cl2>Br2>SO2。
答案 (1)2Br-+Cl2===Br2+2Cl- SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr
(2)ABC (3)Br2 1 (4)Cl2>Br2>SO2
規(guī)律總結 海水提溴四個過程
變式訓練1 溴有“海洋元素”之稱,海水中溴含量為65 mg·L-1。實驗室模擬海水中溴的提取。
實驗方法:將適量新制氯水加入到20 mL富含溴離子的海水中(海水可以用0.1 mol·L-1的NaBr溶液代替),把溴置換出來。氯水中的氯氣作________________劑,涉及反應的離子方程式為________________________________________________________________________。
得到的單質溴可以用有機溶劑在____________(儀器)中實現(xiàn)萃取富集,萃取試劑用____________、苯等,得到的有機層顯__________色。
答案 氧化 Cl2+2Br-===2Cl-+Br2 分液漏斗 四氯化碳 橙紅
解析 把溴離子轉化為溴單質時,溴離子發(fā)生氧化反應,因此需要氧化劑,氯氣可以將Br-氧化為Br2。根據(jù)萃取的原理,要從水溶液中萃取某種溶質,所選擇的萃取劑一定要和水互不相溶。溴單質在有機溶劑中的顏色是橙色到橙紅色。
二、海水中碘的提取
例2 海洋植物如海帶、海藻中含有豐富的碘元素。碘元素以碘離子的形式存在。實驗室從海藻中提取碘的流程如下:
(1)指出從海藻中提取I2的實驗操作名稱:
①________________,③________________,
反應②的離子方程式___________________________________________。
(2)提取碘的過程中,可供選擇的有機溶劑是__________________________________。
A.甲苯、酒精 B.四氯化碳、苯
C.汽油、乙酸 D.汽油、甘油
(3)為使海藻中I-轉化為碘的有機溶液,實驗室里有燒杯、玻璃棒、集氣瓶、酒精燈、導管、圓底燒瓶、石棉網(wǎng)以及必要的夾持儀器。還缺少的儀器是_______________________。
(4)從含碘的有機溶劑中提取碘,還要經(jīng)過蒸餾,指出下列蒸餾裝置中的錯誤之處________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)進行蒸餾操作時,使用水浴加熱的原因是______________________________
________________________________________________________________________,
最后晶態(tài)碘在________中。
解析 (1)為了從懸濁液中分離I-,應用過濾;從I2的水溶液中把它提取出來,應用萃取。
(2)A中酒精,C中乙酸,D中甘油,都是易溶于水的物質,所以不能用于萃取碘。
(3)萃取分液所必需的儀器是分液漏斗,過濾時所需儀器必有普通漏斗。
答案 (1)過濾 萃取 2I-+Cl2===I2+2Cl- (2)B
(3)分液漏斗,普通漏斗 (4)①沒有石棉網(wǎng);②溫度計插入液面以下;③冷凝管進、出水方向顛倒 (5)萃取劑沸點較低,I2易升華 燒瓶
歸納總結 海帶中碘元素的檢驗
(1)反應原理:2H++2I-+H2O2===I2+2H2O
(2)實驗步驟及證明方法
變式訓練2 海帶中的碘元素主要以I-的形式存在,提取時用適當?shù)难趸瘎⑵溲趸蒊2,再萃取出來。證明海帶中含有碘的實驗方法:
①用剪刀剪碎海帶,用酒精濕潤,放入坩堝中。
②灼燒海帶至完全成灰,停止加熱,冷卻。
③將海帶灰加蒸餾水溶解,攪拌、煮沸、過濾。
④在濾液中滴加稀H2SO4及H2O2,然后加入幾滴淀粉溶液。(涉及反應的離子方程式為2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O)
(1)在實驗過程中用到的玻璃儀器有____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)能證明海帶中含有碘的實驗操作是________(填序號),現(xiàn)象是________________。
答案 (1)燒杯、玻璃棒、漏斗、酒精燈 (2)④ 滴入淀粉溶液后變藍
三、海水中鎂的提取
例3 下表是氧化鎂和氯化鎂的熔、沸點數(shù)據(jù):
物質
氧化鎂
氯化鎂
熔點/℃
2 852
714
沸點/℃
3 600
1 412
請參考以上數(shù)據(jù)分析,從海水中提取鎂,正確的方法是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2溶液―→MgCl2晶體Mg
C.海水Mg(OH)2MgOMg
D.海水Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2(熔融)Mg
解析 解答本題既要知道鎂是由電解熔融的MgCl2得到,還要知道實際生產中從海水提取MgCl2的途徑及原料的合理使用(用石灰乳而不用NaOH)。
答案 D
歸納總結 從海水中提取鎂的方法
(1)工藝流程
(2)有關反應的化學方程式
①CaCO3CaO+CO2↑;
②CaO+H2O===Ca(OH)2;
③MgCl2+Ca(OH)2===Mg(OH)2↓+CaCl2;
④Mg(OH)2+2HCl===MgCl2+2H2O;
⑤MgCl2·6H2OMgCl2+6H2O;
⑥MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
變式訓練3 從海水中可提取多種化工原料,下面是工業(yè)上對海水資源綜合利用的示意圖。試回答下列問題:
(1)粗鹽中含有Ca2+、Mg2+、SO等雜質離子,精制時所用試劑為A.鹽酸;B.BaCl2溶液;C.NaOH溶液;D.Na2CO3溶液。則加入試劑的順序是____________(填字母)。
(2)寫出用海灘上的貝殼制Ca(OH)2的化學方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)電解無水MgCl2可制取鎂和Cl2,其中副產品Cl2和Ca(OH)2可制得漂白粉。制漂白粉的化學方程式為_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)用海灘上的貝殼制Ca(OH)2,而不從異地山中開鑿石灰石制取,主要考慮到什么問題?________________________________________________________________________。
(5)從經(jīng)濟效益角度看,該化工廠廠址應選在____________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)B—C—D—A或C—B—D—A或B—D—C—A
(2)CaCO3CaO+CO2↑、CaO+H2O===Ca(OH)2
(3)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(4)經(jīng)濟效益
(5)海邊
解析 化工生產是綜合利用化學知識解決實際問題的過程,在此過程中,除運用到我們所學的化學知識外,還要從環(huán)境保護、能源利用、經(jīng)濟效益等方面考慮。
(1)該小題屬離子除雜題。除雜原則是在除去Ca2+、Mg2+、SO時,不能帶入新的雜質離子。所以,解此題的關鍵是把握好加入離子的順序:①Ba2+必須在CO之前加入;②CO、OH-必須在H+之前加入,所以B、C不分先后,而D、A本身既分先后,A又必須放在B、C之后才能滿足條件。
(2)由貝殼→Ca(OH)2的反應為CaCO3→CaO→Ca(OH)2。
(3)漂白粉的主要成分為CaCl2和Ca(ClO)2,可將Cl2通入石灰乳中制得。
(4)海灘上的物質為海水綜合利用創(chuàng)造了便利條件,不用運輸,就地取材,從經(jīng)濟效益角度考慮是有利的。
(5)由此可見,應在海灘建化工廠或在沿海陸地建廠。
1.海水開發(fā)利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴
B.粗鹽可采用除雜和重結晶等過程提純
C.工業(yè)生產中常選用NaOH作為沉淀劑
D.富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質溴,再用SO2將其還原吸收
答案 C
解析 苦鹵中含有Br-,通入Cl2可將Br-氧化生成Br2,A正確;粗鹽中含有Ca2+、SO等雜質離子,故先除雜得NaCl和KCl的混合溶液,而NaCl的溶解度隨溫度變化不大,故采用重結晶可以得到純凈的NaCl,B正確;工業(yè)上沉淀海水中的Mg2+,采用Ca(OH)2,不用NaOH,因為NaOH的價格較貴,C錯誤;Br2易揮發(fā),用熱蒸氣吹出后,用SO2吸收,生成H2SO4和HBr,富集后再用Cl2處理HBr生成Br2,D正確。
2.某同學設計實驗從海帶中提取碘:
①滴加稀硫酸和雙氧水 ②在海帶中加入少量酒精,點燃使其燃燒為灰燼,在灰燼中加水攪拌?、奂铀穆然疾⒄袷帯、苓^濾?、莘忠?br />
該實驗的合理操作順序是( )
A.①③⑤②④ B.②①③④⑤
C.②④①③⑤ D.③①②⑤④
答案 C
解析 從海帶中提取I2的流程為
海帶(加少量酒精)海帶灰含I-的水溶液I2的水溶液I2的有機溶液,故正確步驟為②④①③⑤,選C。
3.下列有關說法不正確的是( )
A.工業(yè)上可利用海水制取鎂
B.實驗室可用海帶為原料獲得碘
C.工業(yè)上可用還原劑還原赤鐵礦(含F(xiàn)e2O3)獲得鐵
D.從海水中提取溴元素(以Br-形式存在),可以考慮向其中通入F2
答案 D
解析 海水中含大量Mg2+,海帶中含碘元素,因此工業(yè)上可利用海水制鎂,實驗室中用海帶制碘,A、B正確;赤鐵礦主要成分為Fe2O3,可用還原劑如焦炭還原Fe2O3獲得鐵,C正確;因F2能與水劇烈反應,化學方程式:2F2+2H2O===4HF+O2,D錯誤。
4.海水提取鎂的最基本方法是往海水中加____________,得到________沉淀,將沉淀分離出來后再加入________把它變成________;之后,經(jīng)過結晶、______、干燥、_________________,
就可得到金屬鎂。
答案 堿 氫氧化鎂 鹽酸 氯化鎂 過濾 電解
5.海水是可以綜合利用的。從海水中提取食鹽和溴的過程如下:
(1)請寫出一種海水淡化的方法:_____________________________________。
(2)步驟Ⅰ獲取Br2的離子方程式為_______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)步驟Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,使溴蒸氣轉化為氫溴酸以達到富集的目的。其反應的化學方程式為Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,在該反應中,還原劑是________________(填化學式)。若反應中生成4 mol HBr,則消耗________mol SO2。
答案 (1)蒸餾法(或電滲析法,離子交換法等) (2)Cl2+2Br-===Br2+2Cl- (3)SO2 2
解析 海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。海水淡化后得到NaCl,電解其熔融態(tài)可生成Na和Cl2,利用生成的Cl2氧化濃縮海水中的Br-得到Br2,離子方程式為Cl2+2Br-===Br2+2Cl-,然后通入空氣,吹出Br2,再用SO2吸收Br2,發(fā)生反應的化學方程式為Br2+SO2+2H2O===H2SO4+2HBr,該反應中氧化劑為Br2,還原劑為SO2,反應中每生成4 mol HBr,則消耗2 mol SO2,最后再向含HBr的溶液中通入適量Cl2,蒸餾得到Br2。
基礎過關]
題組1 海水的綜合利用
1.許多國家十分重視海水資源的綜合利用,不需要化學變化就能從海水中獲得的物質是( )
A.Cl2、Br2、I2 B.Na、Mg、Al
C.食鹽、淡水 D.NaOH、H2
答案 C
解析 A、B、D中的物質必須經(jīng)化學變化,才能夠從海水中獲取。
2.海水是一個巨大的化學資源寶庫,下列有關海水綜合利用的說法正確的是( )
A.海水中含有鉀元素,只需經(jīng)過物理變化就可以得到鉀單質
B.海水蒸發(fā)制海鹽的過程中只發(fā)生了化學變化
C.從海水中可以得到NaCl,電解熔融NaCl可制備Cl2
D.利用潮汐發(fā)電是將化學能轉化為電能
答案 C
解析 海水中的鉀元素是以化合態(tài)形式存在,化合態(tài)轉化為游離態(tài),一定發(fā)生氧化還原反應,A不正確;海水蒸發(fā)制海鹽,是發(fā)生了物理變化,B錯誤;電解熔融NaCl可以制得Na和Cl2,C正確;潮汐發(fā)電是將機械能轉化為電能,D不正確。
3.NaCl是海水中提取出來的一種重要物質,除食用外,它還是一種工業(yè)原料。下列以NaCl為原料的產品(或物質)是( )
①燒堿?、诩儔A ③金屬鈉?、苈葰狻、蓰}酸
A.①②③④⑤ B.①②③④
C.①②③⑤ D.①②④⑤
答案 A
解析 在氯堿工業(yè)中,2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,H2與Cl2化合被水吸收可得鹽酸。2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑。在制純堿工業(yè)中主要利用如下原理:NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
題組2 海水提取溴、碘及其性質應用
4.從海水中提取的溴約占世界溴年產量的,從海水中提取溴的主要步驟可表示為( )
A.氧化→吸收→吹出 B.氧化→吹出→吸收
C.吹出→氧化→吸收 D.吹出→吸收→氧化
答案 B
解析 從海水中提取溴,先用氧化劑將溴離子氧化為溴單質,再用熱空氣吹出后用堿液吸收。
5.海水提溴過程中將Br-氧化成Br2,可向其中加入氧化劑,合適的是( )
A.酸性KMnO4溶液 B.氯水
C.FeCl3溶液 D.碘水
答案 B
解析 Fe3+和I2的氧化性都不如Br2的強,C、D不正確;酸性KMnO4溶液能氧化Br-,但KMnO4價格比較貴,不適合工業(yè)生產用。
6.從海帶中提取碘的實驗過程中涉及下列操作,其中正確的是( )
答案 D
解析 灼燒海帶應用坩堝,A項錯誤;過濾時應用玻璃棒引流,B項錯誤;苯的密度比水的小,萃取后的混合溶液中苯在上層,應從分液漏斗上口倒出,C項錯誤。
7.甲、乙、丙三溶液各含有一種X-(X-為Cl-、Br-或I-),向甲中加入淀粉溶液和氯水,則溶液變?yōu)槌壬?,再加丙溶液,顏色無明顯變化。則甲、乙、丙依次含有( )
A.Br-、I-、Cl- B.Br-、Cl-、I-
C.I-、Br-、Cl- D.Cl-、I-、Br-
答案 A
解析 向甲中加入淀粉溶液和氯水,溶液變?yōu)槌壬?,應是溴水的顏色,則甲中必含有Br-,被Cl2置換生成了Br2,由此否定了C、D;再加丙溶液,顏色無明顯變化,說明丙溶液中不含I-,否則加入后應被Br2所置換,生成I2,溶液應為藍色,與題給條件不符,則丙溶液只能含有Cl-,I-必在乙溶液中。因此甲、乙、丙溶液依次含有Br-、I-、Cl-。
8.檢驗海帶中碘元素的實驗中,發(fā)生如下反應:2H++2I-+H2O2===I2+2H2O。下列對該反應的敘述中不正確的是( )
A.I2為氧化產物
B.H2O2既作氧化劑又作還原劑
C.氧化性強弱順序為H2O2>I2
D.生成1 mol I2時轉移2 mol電子
答案 B
解析 ,該反應中I2為氧化產物,H2O2作氧化劑,根據(jù)氧化性由強到弱的順序為氧化劑>氧化產物,所以氧化性H2O2>I2;反應中每生成1 mol I2,轉移2 mol電子。
能力提升]
9.全球海水中溴的儲藏量豐富,約占地球溴總儲藏量的99%,故溴有“海洋元素”之稱,海水中溴含量為65 mg·L-1。其工業(yè)提取方法有:
(1)空氣吹出純堿吸收法。方法是將氯氣通入到富含溴離子的海水中,把溴置換出來,再用空氣將嗅吹出,用純堿溶液吸收,最后用硫酸酸化,即可得到溴單質。該方法涉及的反應有①________________________________________________________________________
(寫出化學方程式);②3Br2+3CO===BrO+5Br-+3CO2↑;③BrO+5Br-+6H+===3Br2+3H2O。其中反應②中氧化劑是________;還原劑是________。
(2)空氣吹出SO2吸收法。該方法基本同(1),只是將溴吹出后是用SO2來吸收的,使溴轉化為氫溴酸,然后再用氯氣氧化氫溴酸即得單質溴。寫出溴與二氧化硫反應的化學方程式:________________________________________________________________________。
(3)溶劑萃取法。該法是利用單質溴在水中和溶劑中溶解度的不同的原理來進行的。實驗室中萃取用到的實驗儀器名稱是________。下列可以用于海水中溴的萃取的溶劑是________(填序號)。
①乙醇?、谒穆然肌、巯跛?br />
答案 (1)Cl2+2Br-===2Cl-+Br2 Br2 Br2
(2)Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
(3)分液漏斗?、?br />
解析 工業(yè)上提取溴的原理:將氯氣通入到富含溴離子的海水中,把溴置換出來,然后被某些溶液吸收,再提純即可得到。Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,溴與二氧化硫反應的化學方程式:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4。方法(3)是利用物理方法,用有機溶劑溶解,因為溴易溶于有機溶劑,作為海水中萃取溴的溶劑只能是②四氯化碳。
10.海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如下圖所示:
(1)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2應怎樣除去?寫出實驗步驟:_______________________
________________________________________________________________________。
(2)實驗室將粗鹽制成精鹽的過程中,溶解、過濾、蒸發(fā)三個步驟的操作都要用到玻璃棒,分別說明在這三種情況下使用玻璃棒的目的:
①溶解:________________________________________________________________________。
②過濾:________________________________________________________________________。
③蒸發(fā):________________________________________________________________________。
答案 (1)加入MgCl2溶液,充分攪拌,過濾,沉淀用水洗滌 (2)攪拌,加速固體溶解 引流,防止液體外濺 攪拌,防止因局部過熱而使液體或晶體飛濺
解析 (1)為防止引入新雜質,可用MgCl2溶液將Ca(OH)2轉化為Mg(OH)2,然后過濾洗滌得Mg(OH)2。
(2)溶解固體時使用玻璃棒是為了加速固體的溶解;在過濾時使用玻璃棒引流,可防止液體外濺;蒸發(fā)結晶過程中,使用玻璃棒攪拌,可防止因局部過熱而使液體或晶體飛濺。
11.鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料,目前世界上60%的鎂是從海水中提取的。主要步驟如下:
(1)為了使MgSO4轉化為Mg(OH)2,試劑①可以選用________,要使MgSO4完全轉化為沉淀,加入試劑的量應________________。
(2)加入試劑①后,能夠分離得到Mg(OH)2沉淀的方法是__________________________。
(3)試劑②選用________;其反應的離子方程式為________________________________
________________________________________________________________________。
(4)無水MgCl2在熔融狀態(tài)下,通電后產生鎂和氯氣,該反應的化學方程式為________________________________________________________________________。
答案 (1)石灰乳 過量 (2)過濾 (3)鹽酸 Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O (4)MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
解析 (1)工業(yè)上常加入廉價的石灰乳使海水中的MgSO4轉化為Mg(OH)2;為使MgSO4完全轉化為Mg(OH)2,應加入過量石灰乳。
(2)加入石灰乳產生Mg(OH)2,通過過濾將Mg(OH)2分離出來。
(3)用鹽酸溶解Mg(OH)2,反應的離子方程式為Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O。
(4)工業(yè)上電解熔融MgCl2制取Mg,反應的化學方程式為MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。
拓展探究]
12.空氣吹出法工藝是目前“海水提溴”的最主要方法之一。其工藝流程如下:
(1)步驟③的離子方程式:________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步驟⑤中溴蒸氣冷凝后得到液溴與溴水的混合物,可利用它們的相對密度相差很大的特點進行分離。分離儀器的名稱是________。
(3)溴水混合物Ⅱ中溶有一定量的氯氣,因此在步驟⑤中可將蒸餾產生的氣體通過________(填試劑名稱)溶液,以除去氯氣。
(4)步驟⑤的蒸餾過程中,溫度應控制在80~90 ℃。溫度過高或過低都不利于生產,請解釋原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)步驟①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率,理由是
________________________________________________________________________。
(6)提取溴單質,采用蒸餾“溴水混合物Ⅱ”而不是蒸餾“溴水混合物Ⅰ”,請說明原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Br2+SO2+2H2O===4H++2Br-+SO
(2)分液漏斗 (3)飽和溴化鈉(或其他含Br-的鹽類物質)
(4)溫度過高,大量水蒸氣被蒸出,溴蒸氣中水增加;溫度過低,溴不能完全蒸出,產率低
(5)酸化可抑制Cl2、Br2與水反應
(6)將“溴水混合物Ⅰ”轉變?yōu)椤颁逅旌衔铫颉笔荁r2的濃縮過程,可提高效率,減少能耗,降低成本
解析 占地球儲量99%的溴分布在海洋中,從海水中提取溴,一般要經(jīng)過濃縮、氧化、提取三個步驟。
步驟①的氯氣氧化發(fā)生的反應是Cl2+2Br-===2Cl-+Br2,生成的溴仍溶解在海水中,怎樣才能把溴提取出來呢?根據(jù)溴的沸點比水低的性質,可以鼓入熱空氣(步驟②),使它和熱空氣一起揮發(fā)出來,再用SO2吸收(步驟③):Br2+SO2+2H2O===4H++2Br-+SO,這樣可以得到較大濃度的含Br-的溶液,進一步用氯氣氧化(步驟④),得到Br2,然后蒸餾便得到了液溴。
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