Question

19．海洋約占地球表面積的71%，具有十分巨大的開發(fā)潛力，通過海水的綜合利用可獲得許多物質供人類使用．
Ⅰ、海水中制得的氯化鈉除食用外，還用作工業(yè)原料，例如通常以NaCI、CO₂和NH₃為原料制取純堿，請寫出第一步制取NaHCO₃的化學方程式：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl．
Ⅱ、工業(yè)上以濃縮海水為原料提取溴的部分流程如圖1：
已知：Br₂常溫下呈液態(tài)，易揮發(fā)，有毒：2Br₂+3CO₃^2-=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂．
（1）通過步驟①氯氣氧化已獲得含Br₂的溶液，為何還需經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液，原因是富集溴，提高Br₂的濃度．
（2）反應釜2中發(fā)生反應的離子方程式為5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O．
（3）向蒸餾塔中通入水蒸氣加熱，控制溫度在90℃左右進行蒸餾的原因是溫度過低難以將Br₂蒸發(fā)出來，但溫度過高又會將大量的水蒸餾出來．
Ⅲ、鹽鹵蒸發(fā)冷卻后析出鹵塊的主要成分是MgCI₂，此外還含有Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等離子．以鹵塊為原料制得鎂的工藝流程如圖2（部分操作和條件已略去）：
                             生成氫氧化物沉淀的pH

物質	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

（1）用NaCIO氧化Fe²⁺得到Fe（OH）₃沉淀的離子反應方程式是ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺．
（2）步驟③需在HCI保護氣中加熱進行，請用化學平衡移動原理解釋原因Mg²⁺+2H₂OMg（OH）₂+2H⁺，溫度升高，水解程度增大，通入HCl，增加c（H⁺），使平衡逆向移動，抑制Mg²⁺水解．HCl還能帶出水份，最終得到無水MgCl₂．
（3）NaCIO還能除去鹽鹵中的CO（NH₂）₂，生成鹽和能參與大氣循環(huán)的物質，除去0.1molCO（NH₂）₂時消耗NaCIO22.35g．

Answer 1

分析 Ⅰ、陽離子交換膜只能陽離子通過，陰離子和氣體不能通過；
Ⅱ、由流程可知，①中發(fā)生2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，利用空氣將吹出塔中含Br₂的溶液，經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液，其目的是富集溴，提高Br₂的濃度，在吸收塔③中的溶液含BrO₃^-，可知發(fā)生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，④中發(fā)生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸餾得到溴，以此來解答．
Ⅲ、鹽鹵加水溶解，加NaClO將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH調節(jié)pH為9.8，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺轉化為氫氧化物沉淀，過濾，濾液經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到，氯化鎂晶體，在HCl氣氛中加熱得到無水氯化鎂，電解熔融的氯化鎂得到Mg；
（1）次氯酸鈉具有氧化性，把氧化亞鐵離子為三價鐵，據此寫出反應的離子方程式；
（2）鎂離子水解顯酸性，通入HCl可以抑制其水解；
（3）NaClO還能除去鹽鹵中的CO（NH₂）₂，生成鹽和能參與大氣循環(huán)的物質，其反應為3NaClO+CO（NH₂）₂═3NaCl+CO₂↑+N₂↑+2H₂O，根據方程式計算．

解答 解：Ⅰ、以NaCl、NH₃、CO₂和水等為原料制取NaHCO₃的化學方程式為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NH₃+CO₂+H₂O+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
Ⅱ、（1）從①出來的溶液中溴的含量不高，如果直接蒸餾，得到產品成本高，所以經過吹出、吸收、酸化來重新獲得含Br₂的溶液，其目的為富集溴，提高Br₂的濃度，
故答案為：富集溴，提高Br₂的濃度；
（2）發(fā)生歸中反應，離子方程式為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，故答案為：5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；
（3）溫度過高水蒸氣蒸出，溴中含有水分，溫度過低溴不能完全蒸出，產率低，所以控制溫度在90℃左右進行蒸餾，故答案為：溫度過低難以將Br₂蒸發(fā)出來，但溫度過高又會將大量的水蒸餾出來；
Ⅲ、鹽鹵加水溶解，加NaClO將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH調節(jié)pH為9.8，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺轉化為氫氧化物沉淀，過濾，濾液經過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到，氯化鎂晶體，在HCl氣氛中加熱得到無水氯化鎂，電解熔融的氯化鎂得到Mg；
（1）加入次氯酸鈉會氧化亞鐵離子為三價鐵，則次氯酸鈉與Fe²⁺、H₂O反應生成Fe（OH）₃、Cl^-和H⁺，反應的離子方程式為：ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺；
故答案為：ClO^-+2Fe²⁺+5H₂O=2Fe（OH）₃+Cl^-+4H⁺；
（2）鎂離子水解生成氫氧化鎂和氫離子，Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，水解反應屬于吸熱反應，加熱溫度升高，水解程度增大，通入HCl時，增加了溶液中的c（H⁺），能使水解平衡逆向移動，抑制Mg²⁺水解．HCl還能帶出水份，最終得到無水MgCl₂；
故答案為：Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，溫度升高，水解程度增大，通入HCl，增加c（H⁺），使平衡逆向移動，抑制Mg²⁺水解．HCl還能帶出水份，最終得到無水MgCl₂；
（3）NaClO還能除去鹽鹵中的CO（NH₂）₂，生成鹽和能參與大氣循環(huán)的物質，其反應為3NaClO+CO（NH₂）₂═3NaCl+CO₂↑+N₂↑+2H₂O，由方程式中物質之間的關系可知，0.1mol CO（NH₂）₂消耗NaClO為0.3mol，則m（NaClO）=nM=0.3mol×74.5g/mol=22.35g，故答案為：22.35．

點評 本題考查了方程式的書寫、實驗儀器的選擇、物質的制備原理，涉及知識點較多，題目側重于反應原理的應用和元素化合物性質的考查，題目綜合性較強，難度中等，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．