Question

【題目】世界上絕大部分鹵素都存在于海洋。海水呈微堿性，海水曬鹽可以得到粗鹽和鹵水，對(duì)粗鹽和鹵水進(jìn)一步加工可以得到氯氣、溴以及其他一些重要的化工產(chǎn)品。

完成下列填空：

（1）工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法獲取氯氣。寫出陰極的電極反應(yīng)式_______________，該反應(yīng)為________（選填“氧化”、“還原”）反應(yīng)。若轉(zhuǎn)移5mol電子，生成氯氣______L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）。

（2）工業(yè)上從鹵水獲取溴，涉及到“氧化”、“提取”等步驟。“氧化”時(shí)先在鹵水中加入硫酸酸化，然后再通入氯氣，硫酸酸化可以提高氯氣的利用率，原因是________________。在“提取”過(guò)程中，用空氣把溴吹出，然后用碳酸鈉溶液吸收，這時(shí)溴轉(zhuǎn)化為Br-和BrO3-，同時(shí)有CO2生成，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。

（3）用上述方法制得的液溴常溶有少量氯氣，除去氯氣的方法是_____________。

（4）足量氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化鐵，足量碘與鐵反應(yīng)生成碘化亞鐵。運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)和元素周期律簡(jiǎn)要說(shuō)明導(dǎo)致產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)不同的原因__________________________________。

Answer 1

【答案】 H2O +2e→ H2↑ +2OH-（或2H+ +2e → H2↑） 還原 56L 海水呈弱堿性，氯氣在海水中發(fā)生副反應(yīng)Cl2 + OH-→ClO- + Cl-+H2O，造成損耗。加入硫酸可中和海水的弱堿性避免副反應(yīng)發(fā)生。 3Br2 + 3Na2CO3→NaBrO3 + 5NaBr + 3CO2↑ 加入溴化鈉溶液，攪拌，靜置，分液 氯和碘處于同一主族，原子最外層都有7個(gè)電子，由于碘原子電子層數(shù)比氯多，原子核對(duì)最外層電子吸引力弱，所以碘得電子能力弱，單質(zhì)的氧化性比氯弱，無(wú)法將鐵元素氧化到+3價(jià)。

【解析】（1）工業(yè)上用電解飽和食鹽水的方法獲取氯氣。陰極上水電離出的氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，其電極反應(yīng)式為：H2O +2e=H2↑ +2OH-或2H+ +2e =H2↑；陽(yáng)極氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氯氣，其電極反應(yīng)式為：2Cl- -2e =Cl2↑；根據(jù)電極反應(yīng)式可知，若轉(zhuǎn)移5mol電子，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣的體積為×22.4L/mol=56L；（2）海水呈弱堿性，氯氣在海水中發(fā)生副反應(yīng)Cl2 + OH-→ClO- + Cl-+H2O，造成損耗。加入硫酸可中和海水的弱堿性避免副反應(yīng)發(fā)生，從而提高氯氣的利用率；用碳酸鈉溶液吸收溴，溴轉(zhuǎn)化為Br-和BrO3-，同時(shí)有CO2生成，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Br2 + 3Na2CO3=NaBrO3 + 5NaBr + 3CO2↑；（3）除去液溴中溶有的少量氯氣，必須將氯氣轉(zhuǎn)化而除去，故可加入溴化鈉溶液，攪拌，靜置，分液而除去；（4）氯和碘處于同一主族，原子最外層都有7個(gè)電子，由于碘原子電子層數(shù)比氯多，原子核對(duì)最外層電子吸引力弱，所以碘得電子能力弱，單質(zhì)的氧化性比氯弱，無(wú)法將鐵元素氧化到+3價(jià)。故足量氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化鐵，足量碘與鐵反應(yīng)生成碘化亞鐵。