届高三化学二轮复习专题之海水中的工艺专题.docx

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届高三化学二轮复习专题之海水中的工艺专题

高三化学二轮专题系列

海水中的工艺专题

1．（2016·福建莆田市·高三月考）某化学研究性学习小组模拟工业上从浓缩的海水中提取液溴的过程，设计了如下实验装置（夹持装置略去）和操作流程。

已知：

的沸点为59℃，微溶于水，有毒。

①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入

至反应完全；

②关闭活塞a、c，打开活塞b、d，向A中鼓入足量热空气；

③进行步骤②的同时，向B中通入足量

；

④关闭活塞b，打开活塞a，再通过A向B中缓慢通入足量

；

⑤将B中所得液体进行萃取、分液、蒸馏并收集液溴。

请回答下列问题：

（1）实验室中制备氯气的化学方程式为________________________________________________。

（2）步骤②中鼓入热空气的作用是_______________________________________。

（3）步骤③中发生的主要反应的离子方程式为_______________________________________。

（4）进行步骤③时，B中尾气可用_____（填序号）吸收处理。

a.水b.浓硫酸c.

溶液d.饱和

溶液

（5）步骤⑤中，用下图所示装置进行蒸馏，收集液溴，将装置图中缺少的主要仪器补画出来___________。

（6）若直接连接A与C，进行步骤①和②，充分反应后，向锥形瓶中滴加稀硫酸，再经步骤⑤，也能制得液溴。

滴加稀硫酸之前，C中反应生成了

等物质，该反应的化学方程式为_______________。

（7）与B装置相比，采用C装置的优点为______________________________________。

2．（2016·内蒙古鄂尔多斯市·高三月考）海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。

下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：

（1）由海水晒制的粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为（写化学式）_____________________。

（2）①目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是______________，电解饱和食盐水的化学反应方程式为_____________。

②制取MgCl2的过程中涉及反应：

MgCl2·6H2O

MgCl2+6H2O，该反应要在HCl气氛中进行，其原因是_____________________。

（3）苦卤中先通入Cl2置换出Br2，为什么吹出后用SO2吸收转化为Br-再用Cl2置换，其理由是_________，由此判断Cl2、Br2、SO2的氧化性由强到弱的顺序为_______________。

（4）也有工艺是在吹出Br2后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO2放出。

该反应的离子方程式是_____________；最后再用H2SO4处理得到Br2，之后加入CCl4进行Br2的萃取，最终用_____________方法得到单质Br2。

3．（2017·河南郑州市·郑州一中高三）海洋是一个巨大的化学资源宝库。

海水综合利用的部分流程如下：

已知：

Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性和强腐蚀性。

（1）电解饱和NaCl溶液的化学方程式为_____________________________________。

粗盐中常含Ca2＋、Mg2＋、SO42-等杂质离子，可依次加入NaOH、___________、___________、盐酸试剂来进行提纯。

（2）下列方法不可用于海水淡化的是________（填字母代号）。

A．蒸馏法B．萃取法C．离子交换法D．电渗析法

（3）工业上用电解法制Mg时，通常在MgCl2中加入适量CaCl2，其原因是：

①___________；②增加电解质的密度，便于分离出熔融的镁。

（4）利用右图所示装置从母液中提取溴，在B瓶中得到较浓的溴水。

实验方案为：

关闭b、d，打开a、c，由a向A中缓慢通入________至反应完全；关闭a、c，打开b、d、e，由b向A中鼓入足量__________，同时由e向B中通入足量_________；关闭b、e，打开a，再由a向B中缓缓鼓入足量___________（实验中须使用的试剂有：

SO2、Cl2、热空气）。

4．（2016·北京高三期中）海水资源的利用具有广阔前景。

海水中主要离子的含量如下：

成分

Cl－

Na+

SO42－

Mg2+

Ca2+

HCO3－

Br－

含量/（mg·L－1）

18980

10560

2560

1272

400

142

64

（1）以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。

①除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO

离子，加入沉淀剂a．Na2CO3b．NaOHc．BaCl2，

合理的一种顺序是（填序号）。

将滤液的pH调至酸性除去的离子是。

②电解饱和食盐水的化学方程式是；

③侯德榜向饱和食盐水中通入NH3、CO2气体制NaHCO3晶体的化学方程式为。

其依据是。

④工业上可用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。

如用饱和纯碱溶液与Cl2制取有效成分为NaClO的消毒液，反应的化学方程式是。

（碳酸的酸性强于次氯酸）。

（2）利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：

①从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要实验操作是、洗涤、烘干。

从MgCl2·6H2O晶体中得到无水MgCl2的主要方法是

②用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_____________，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是_____________。

③依据上述流程，若将5m3海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl2的体积为L（忽略Cl2溶解）。

5．（2020·辽宁大连市·）海洋是巨大的资源宝库。

大连市充分利用沿海优势，优先发展海水淡化生产与综合利用一体化绿色循环经济产业，逐步建立起较为完善的海水淡化产业链，全面推动海水淡化相关技术研发、装备制造、原材料生产和盐化工等产业集聚发展。

Ⅰ．从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）海水淡化的方法主要有蒸馏法、_________________等（写出一种即可）。

（2）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的为_____________。

（3）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为_____；由此反应可知，除环境保护外，在该工业生产中应解决的主要问题是________。

（4）步骤Ⅲ蒸馏过程中，温度应控制在80～90℃。

温度过高或过低都不利于生产，若温度过高，大量水蒸气随溴排出，溴蒸气中水分增加；若温度过低，则_____________________________。

Ⅱ．某化学研究性学习小组模拟工业上从浓缩的海水中提取液溴的过程，设计了如下实验装置（夹持装置略去）和操作流程。

已知：

Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒。

①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入Cl2至反应完全；

②关闭活塞a、c，打开活塞b、d，向A中鼓入足量热空气；

③进行步骤②的同时，向B中通入足量SO2；

④关闭活塞b，打开活塞a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl2；

⑤将B中所得液体进行萃取、分液，蒸馏并收集液溴。

请回答下列问题：

（1）步骤②中鼓入热空气的作用是_______________________________。

（2）进行步骤③时，B中尾气可用___________________（填字母）吸收处理。

a．水b．浓硫酸c．NaOH溶液d．饱和NaCl溶液

（3）若直接连接A与C，进行步骤①和②，充分反应后，向锥形瓶中滴加稀硫酸，再经步骤⑤，也能制得液溴。

滴加稀硫酸之前，C中反应生成了NaBrO3、NaBr、CO2，则该反应的化学方程式为____________________。

（4）与B装置相比，采用C装置的优点为___________________________。

6．（2020·山东滨州市·）海水是巨大的化学资源宝库，利用海水可以提取很多物质。

利用1：

提溴工业

用海水晒盐之后的盐卤可提取溴，提取流程如图：

（1）吹出塔中热空气能将溴单质吹出的原因是_____。

蒸馏塔中通入水蒸气进行加热，需要控制温度在90℃左右的原因是______。

利用2：

提镁工业

从海水提取食盐和Br2之后的盐卤中除含有Mg2+、C1-外，还含有少量Na+、Fe2+、Fe3+、SO42-和CO（NH2）2等，还可以用来提取MgCl2、MgO、Mg（OH）2等物质，流程如图所示：

（2）用NaC1O除去尿素CO（NH2）2时，生成物除盐外，还有能参与大气循环的无毒物质，则该反应的化学方程式为_______；加入NaC1O的另一个作用是________。

利用3：

淡化工业

（3）海水淡化的方法主要有闪蒸法、离子交换法、电渗析法等。

离子交换法淡化海水模拟过程如图所示。

氢型阳离子交换原理可表示为：

HR+Na+=NaR+H+；……。

羟型阴离子交换树脂填充部分存在的反应有：

ROH+C1-=RC1+OH-；______；________。

（4）电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示：

①图中的海水没有直接通入到阴极室中，其原因是_________。

②淡化水在________室（填X、Y、Z、M或N）形成后流出。

7．（2020·四川成都市·高一月考）海水约占地球表面的71%，具有十分巨大的开发潜力。

海水化学资源的利用具有非常广阔的前景。

以下是从海水资源中获得人们所需物质的流程。

据此回答下列有关问题：

I.

（1）粗盐中含有的杂质离子有Ca2＋、Mg2＋和SO

，为除去上述杂质离子，可供选择化学试剂有：

①Na2CO3溶液②NaOH溶液③BaCl2溶液④HCl

所加试剂的顺序是___________（填化学试剂的序号），过滤后再加④HCl。

（2）写出氯碱工业反应的化学方程式___________________。

II.目前世界上60%的镁是从海水中提取的。

主要步骤如上流程（其中可以利用海边的贝壳来制备碱）：

（3）试剂②是___________，试剂③是___________。

（4）加入试剂②后，能够得到Mg（OH）2沉淀的操作方法是_____________。

（5）写出工业上利用无水MgCl2制取Mg的化学反应方程式____________。

III.空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一。

（6）步骤⑤利用了SO2的还原性，反应的离子方程式为___________。

（7）步骤④之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”“SO2吸收”“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是______________。

8．（2019·北京四中）从海水提取镁和溴的流程如下，请回答相关问题。

（1）海水进入沉淀池前，对海水进行处理有以下两种方案：

方案一：

将晒盐后的卤水通入沉淀池；

方案二：

将加热蒸发浓缩后的海水通入沉淀池。

你认为方案_________更合理。

操作1的名称_________。

（2）提取镁和溴

①试剂a为_________（填化学式），通入试剂a发生反应的离子方程式_________。

②吹出塔中通入热空气的目的是_________。

③吸收塔中发生反应离子方程式是_________。

④无水MgCl2制备Mg的化学方程式是_____。

（3）提取溴的过程中，经过2次Br-→Br2转化的目的是__。

（4）从海水中提取溴的工艺也可以按如下图所示（框图中是主要产物）：

i.过程③中反应的离子方程式是________。

ii.若最终得到的溴单质中仍然混有少量的Cl2，应加入_________将其除去。

A．NaIB．NaBrC．SO2D．NaOH

9．（2020·内蒙古乌兰察布市·集宁一中高一期中）海水是宝贵的自然资源，从海水中可以提取多种化工原料，如图是某工厂对海水综合利用的示意图：

（1）在粗盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO42-等杂质，精制时所用的试剂有①盐酸；②氯化钡溶液；③氢氧化钠溶液；④碳酸钠溶液。

则加入试剂的先后顺序是________（填编号）。

（2）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br－，其目的是_____________。

步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式：

_______________________。

（3）从步骤Ⅲ得到的Mg（OH）2沉淀中混有少量的Ca（OH）2，除去少量Ca（OH）2的方法是向沉淀中加入MgCl2溶液，充分搅拌后经________（填操作方法）可得纯净的Mg（OH）2。

（4）电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用作镁蒸气冷却剂的是________（填字母）。

A．H2B．CO2C．N2D．O2E.水蒸气

10．（2020·辽宁高三其他模拟）某实验室模拟以粗盐（含杂质Mg2+、Ca2+、K+和

）为原料进行生产并综合利用的某过程如下图所示。

已知：

Ksp[Mg（OH）2]=5.6×10-12；Ksp[CaMg（CO3）2]<

（1）过量试剂A是_________________________溶液。

（填名称）

（2）图为KCI和NaCl的溶解度曲线，连续操作④是_____________________________。

（3）向滤液IV中通入NH3CO2气体后能够得到NaHCO3的原因是_______________（用必要的化学用语和文字说明）。

（4）已知碳酸的Ka2=5.6×10-11，次氯酸的Ka=3×10-8，工业上用饱和纯碱溶液代替烧碱溶液与Cl2反应生产有效成分为次氯酸钠的消毒液，反应的化学方程式是___________________________________。

（5）经检测，滤液Ⅲ中c（Mg2+）＜1.0×10-7mol/L，则镁元素最终沉淀物是_________________。

（6）⑤处母液可以生产氮肥NH4Cl，NH4Cl可用于制取具有漂白作用的三氯化氮。

工业上制备NCl3的一种方法是用图所示装置电解，其原理是NH4Cl+2HCl

NC13十3H2↑。

阳极反应式是___________________________________。

（7）电解氯化钠时需要加入一定量氯化钙，根据学习过的电解知识推测加入氯化钙的主要作用是_____________。

11．（2017·怀仁市第一中学校高一期末）

当今世界各国充分认识到海洋资源的重要性，海水的综合利用是当今的热点话题之一。

（1）利用海水脱硫可以有效地解决煤燃烧过程中排放的SO2造成的一系列环境问题。

其工艺流程如图所示：

天然海水吸收含硫的烟气后，需要用氧气进行氧化处理，其反应的化学方程式是________：

氧化后的海水需要加入NaOH，与之混合后才能排放。

该操作的主要目的是__________________。

（2）利用氯碱工业产品来处理含SO2的烟气的流程如图所示：

①“吸收装置”中发生反应的离子方程式是_____________________________________。

②上述流程中循环利用的物质是___________.

（3）空气吹出法是最早工业化海水提溴的方法，适合从低浓度含溴溶液中提取溴。

①通入空气吹出Br2，并用Na2CO3吸收的目的是________________________________。

②反应③中每生成3molBr2，转移电子的物质的____________mol。

③为了除去工业Br2中微量的Cl2，可向工业Br2中__________填字母）。

a．通入HBrb．加入NaBr溶液

c．加入Na2CO3溶液d．加入Na2SO3溶液

（4）从海水中提纯粗盐后的母液中含有K＋、Na＋和Mg2＋等阳离子。

对母液进行一系列的加工可制得金属镁。

①从离子反应的角度思考，在母液中加入石灰乳所起的作用是___________________。

②电解熔融的无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境中冷却后即为固体镁。

下列物质中可以用作镁蒸气的冷却剂的是___________（填字母）。

A．ArB．CO2C．空气D．O2E．水蒸气

12．（2010·北京朝阳区·）海水中化学资源的综合开发利用已受到各国的高度重视。

Br2和Mg等两种单质都可以从海水中提取，下图为提取它们的步骤：

请回答：

I．从海水中提取的溴占世界年产量的1/3，主要方法就是上述流程中的空气吹出法。

（1）制取Br2时，第一次通入Cl2发生反应的离子方程式是__________________。

（2）吸收塔中反应的离子方程式是________________________________________。

由

（1）、

（2）可知，SO2、Cl2、Br2三种物质氧化性由强到弱的顺序是

__________________。

（用“”表示）

II．镁及其合金是用途很广泛的金属材料，而目前世界上60%的镁就是从海水中按上述流程提取的。

（1）上述流程中为了使MgSO4完全转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用___________（写化学式）。

（2）加入试剂②后反应泊离子方程式是_________________________________。

（3）步骤①包括加热、蒸发、冷却、结晶、_________。

（4）通电时无水MgCl2在熔融状态下反应的化学方程式是

___________________________________________________。

III．上述流程在生产溴和镁的同时还可以制得其他化工物质，比如制备耐火材料氧化镁和盐酸。

生产方法是：

①将氯化镁晶体（MgCl2·6H2O）加热到523OC以上，该晶体可以分解得到耐火材料氧化镁和两种气态化合物，其中一种气体常温下为无色液体。

②将两种气体冷却到室温，再根据需要，加入不同量的水，就可得到不同浓度的盐酸。

（1）MgCl2·6H2O在523OC以上分解的化学方程式是_____________________________。

（2）现用1molMgCl2·6H2O分解所得的非固体产物来制取密度为1.19g/cm3的盐酸溶液168mL，需加水__________g（精确到0.1），该盐酸中溶质的物质的量浓度是____________mol/L（精确到0.1）。

参考答案

1．

使A中生成的

随热空气流入B中

c缺少的主要仪器为①②③，如下图

操作简单、污染小

2．

（1）BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl；

（2）①阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯；2NaCl+2H2O

Cl2↑+H2↑+2NaOH；②防止MgCl2水解；

（3）第一次吹出的Br2浓度太低，分离浪费原料，SO2吸收主要起到富集作用；Cl2＞Br2＞SO2

（4）3Br2+3CO32-═5Br-+BrO-3+3CO2↑；蒸馏

3．2NaCl+2H2O

Cl2↑+H2↑+2NaOHBaCl2Na2CO3B使MgCl2熔融温度降低，从而减少能量消耗Cl2热空气SO2Cl2

4．

（1）①cab或cba或bca除去多余的OH—和CO32—

②2NaCl＋2H2O

H2↑＋Cl2↑＋2NaOH

③NaCl＋NH3+CO2＋H2O==NH4Cl＋NaHCO3↓

在室温下，NaHCO3的溶解度最小

④Cl2+2Na2CO3＋H2O="="NaCl＋NaClO＋2NaHCO3

（2）①加热浓缩、冷却结晶、过滤

在干燥的氯化氢气流中加热

②）Br2＋SO2＋2H2O===4H＋＋SO42-＋2Br－

强酸对设备的严重腐蚀

③89.6

5．电渗析法或离子交换法富集溴元素Br2＋SO2＋2H2O＝4H++

+2Br-强酸对设备的严重腐蚀溴不能完全蒸出，产率低使A中生成的Br2随热空气进入B中c3Br2＋3Na2CO3＝5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑操作简单、污染小

6．溴单质的沸点低，溴单质易挥发温度过低不利于溴的蒸出，温度过高会蒸出较多水蒸气3NaC1O+CO（NH2）2=3NaC1+CO2↑+N2↑+2H2O将Fe2+氧化为Fe3+，并形成Fe（OH）32ROH+SO42-=R2SO4+2OH-H++OH-=H2O海水中含有较多的Mg2+、Ca2+等阳离子，阴极放电产生OH-，容易生成Mg（OH）2和Ca（OH）2等沉淀附着在电极表面或堵塞交换膜Y、M

7．②③①或③①②或③②①2NaCl+2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑石灰乳（氢氧化钙溶液或石灰浆）盐酸过滤MgCl2（熔融）

Mg+Cl2↑SO2+Br2+2H2O=SO

+4H++2Br-富集溴

8．方案一过滤Cl22Br－+Cl2=Br2+2Cl－将溴蒸汽吹出SO2+Br2+2H2O=4H++SO42－+2Br－MgCl2（熔融）

Mg+Cl2↑富集溴元素5Br－+BrO3－+6H+=3Br2+3H2OB

9．③②④①（或其他合理答案）富集溴元素Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO42-＋2Br－过滤、洗涤A

10．氯化钡蒸发浓缩、结晶

，生成的碳酸氢钠的溶解度小

降低电解质熔点

11．2H2SO3＋O2=2H2SO4使氢氧化钠与硫酸发生中和反应SO2十20H－=SO32－＋H2O或SO2＋OH—=HSO3一NaCl富集溴5b沉淀Mg2＋[或制取Mg（OH）2沉淀]A

12．Cl2+2Br－=2Cl－+Br2Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br－Cl2>Br2>SO2NaOH（答案合理给分）Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2O过滤MgCl2（熔融）

Mg+Cl2MgCl2•6H2O

MgO+2HCl↑+5H2O↑36.9g11.9