Question

16．海水中化學(xué)資源的綜合開發(fā)利用，已受到各國的高度重視．Br₂和Mg等兩種單質(zhì)都可以從海水中提取，如圖為提取它們的主要步驟：

請(qǐng)回答：
Ⅰ．從海水中提取的溴占世界溴年產(chǎn)量的$\frac{1}{3}$，主要方法就是上述流程中的空氣吹出法．
（1）制取Br₂時(shí)第一次通入Cl₂時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂_
（2）吸收塔中反應(yīng)的離子方程式是Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-
Ⅱ．鎂及其合金是用途很廣的金屬材料，而目前世界上60%的鎂就是從海水中按上述流程提取的．
（1）上述流程中為了使MgSO₄完全轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂，試劑①可以選用NaOH或Ca（OH）₂（寫化學(xué)式）．
（2）加入試劑②后反應(yīng)的離子方程式是Mg（OH）₂+2 H⁺═Mg²⁺+2H₂O．
（3）步驟①包括加熱、蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾．
（4）通電時(shí)無水MgCl₂在熔融狀態(tài)下反應(yīng)的化學(xué)方程式是MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ Mg+Cl₂↑．
Ⅲ．上述流程在生產(chǎn)溴和鎂的同時(shí)還可以制得其他化工物質(zhì)，比如制備耐火材料氧化鎂和鹽酸．生產(chǎn)方法是：
①將氯化鎂晶體（MgCl₂•6H₂O）加熱到523℃以上，該晶體可以分解得到耐火材料氧化鎂和兩種氣態(tài)化合物，其中一種氣體常溫下為無色液體．
②將兩種氣體冷卻至室溫，再根據(jù)需要，加入不同量的水，就可得到不同濃度的鹽酸．
（1）MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解的化學(xué)方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$MgO+2 HCl↑+5H₂O↑．
（2）現(xiàn)用1molMgCl₂•6H₂O分解所得的非固體產(chǎn)物來制取密度為1.19g/cm³的鹽酸溶液168mL，需加水36.9g（精確到0.1），該鹽酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是11.9mol/L（精確到0.1）．

Answer 1

分析 濃縮海水中主要含MgSO4、NaCl、NaBr，加入試劑氫氧化鈣或氫氧化鈉沉淀鎂離子，過濾得到混合溶液中通入氯氣，得到低濃度的溴單質(zhì)，進(jìn)入吸收塔用二氧化吸收得到溴化氫，再通入氯氣得到高濃度的溴單質(zhì)，氫氧化鎂沉淀中加入氫氧化鈉溶液溶解得到氯化鎂溶液，加熱、蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過濾得到氯化鎂晶體，在氯化氫氣流中加熱失去結(jié)晶水得到氯化鎂固體，電解熔融氯化鎂得到鎂和氯氣，
I．（1）根據(jù)氯氣的性質(zhì)書寫，氯氣氧化溴離子為溴單質(zhì)；
（2）根據(jù)溴和二氧化硫的性質(zhì)和氧化還原反應(yīng)分析，二氧化硫被溴單質(zhì)氧化為硫酸；
II．（1）根據(jù)制取氫氧化鎂的反應(yīng)分析，加入氫氧化鈣溶液可以沉淀鎂離子；
（2）可根據(jù)氫氧化鎂和氯化鎂的轉(zhuǎn)化分析，加入鹽酸溶解氫氧化鎂生成氯化鎂和水；
（3）從分離固體和溶液的方法分析，固體和液體分離用過濾；
（4）電解熔融氯化鎂生成鎂和氯氣；
III．（1）根據(jù)含水結(jié)晶物和鎂離子水解分析，鎂離子水解生成氫氧化鎂；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式和pH的計(jì)算分析，得到的鹽酸的質(zhì)量是1.19g/cm³×168mL═199.92g．根據(jù)MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑可知，1molMgCl₂•6H₂O分解可得2mol氯化氫、5mol水，二者的質(zhì)量共73g+90g=163g，則需要加水：199.92g-163g=36.92g，即需要加水36.9g，濃度c=$\frac{n}{V}$；

解答 解：I．（1）濃縮溴水與試劑①反應(yīng)得到氫氧化鎂，剩余混合液中含有的是溴離子，通入氯氣后，氯氣與溴離子反應(yīng)生成單質(zhì)溴和溴離子，其離子方程式是Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂．
故答案為：Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂；
（2）單質(zhì)溴經(jīng)過空氣吹出法后被富集在吸收塔，通入的二氧化硫與單質(zhì)溴反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，其化學(xué)方程式是：Br₂+SO₂+2H₂O═2H₂SO₄+2HBr，即其離子方程式為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-．在氧化還原反應(yīng)中氧化劑的氧化性比氧化產(chǎn)物的氧化性強(qiáng)，根據(jù)Cl₂+2Br^-═2 Cl^-+Br₂得，氧化性Cl₂＞Br₂．根據(jù)得Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-，氧化性Br₂＞S O₂．即氧化性為Cl₂＞Br₂＞SO₂．
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2 Br^-；
II．（1）濃縮溴水與試劑①反應(yīng)得到氫氧化鎂，則試劑①可以是氫氧化鈉或氫氧化鈣，故答案為：NaOH或Ca（OH）₂；
（2）氫氧化鎂與試劑②反應(yīng)得到氯化鎂，則試劑②必是鹽酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Mg（OH）₂+2 HCl═MgCl₂+2 H₂O，其離子方程式是Mg（OH）₂+2 H⁺═Mg²⁺+2H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂+2 H⁺═Mg²⁺+2H₂O；
（3）要從氯化鎂溶液得到含結(jié)晶水的氯化鎂，就需要蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶，并通過過濾把固體從溶液中分離出來，故答案為：過濾；
（4）電解熔融狀態(tài)的無水氯化鎂可以得到氯氣和鎂單質(zhì)，即MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，故答案為：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
III．（1）根據(jù)題意MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解，實(shí)際上是MgCl₂•6H₂O高溫失水形成氯化鎂溶液，氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，然后氫氧化鎂高溫下分解得到氧化鎂，即MgCl₂•6H₂O在523℃以上分解得到的應(yīng)該是氧化鎂、氯化氫和水，其化學(xué)方程式是MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑，
故答案為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑；
（2）得到的鹽酸的質(zhì)量是1.19g/cm³×168mL═199.92g．根據(jù)MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;523°C\;}}{\;}$ MgO+2 HCl↑+5H₂O↑可知，1molMgCl₂•6H₂O分解可得2mol氯化氫、5mol水，二者的質(zhì)量共73g+90g=163g，則需要加水：199.92g-163g=36.92g，即需要加水36.9g．
因?yàn)樵擕}酸中含有2molHCl，體積為0.168L，則c（HCl）═$\frac{2mol}{0.168L}$=11.9mol/L，即該鹽酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是11.9mol/L．
故答案為：36.9 g；11.9．

點(diǎn)評(píng) 本題是從海水提煉金屬鎂和單質(zhì)溴以及有關(guān)計(jì)算的綜合題目，需要學(xué)生調(diào)用扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，靈活解決問題，具有一定的難度．