1、海水中的元素海洋发展是21世纪人类社会发展的主要问题。海洋有丰富的生物、矿产等资源,是支持人类持续发展的宝贵财富,如海水提溴、海洋植物提碘,海水中提取食盐等。问题1.工业上用空气吹出法从海水中提取Br2时,为什么不能直接蒸馏“溴水混合物”?(素养角度科学态度与社会责任)提示:因为Br2浓度低,直接蒸馏,处理量大,生产成本高,故Br2必须进行富集。问题2.工业上用空气吹出法从海水中提取Br2时,溴几次被氧化?几次被还原?(素养角度宏观辨识与微观探析)提示:海水提溴的过程是溴元素两次被氧化,一次被还原的过程。问题3.海水提镁,最基本的方法是往海水中加碱(提供贝壳),得到Mg(OH)2沉淀,将沉淀分
2、离出来后再加入盐酸使其变成MgCl2后;经结晶、过滤、干燥、电解,就可以得到金属镁,试写出该过程发生哪些化学反应?(素养角度科学态度与社会责任)提示:CaCO3CaO+CO2;CaO+H2OCa(OH)2;MgCl2+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCl2;Mg(OH)2+2HClMgCl2+2H2O;MgCl2(熔融)Mg+Cl2海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是()A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收【解析】选C。A项,向苦卤中通入Cl2时
3、发生反应Cl2+2Br-2Cl-+Br2,故其目的是提取溴,正确;B项,可将粗盐溶解、过滤除去难溶性杂质,然后向滤液中加入沉淀剂,过滤后调节滤液pH以除去可溶性杂质,最后重结晶可得精盐,正确;C项,工业生产常选用廉价的Ca(OH)2作为沉淀剂,错误;D项,由于通入Cl2后所得溶液中Br2的浓度很小,因此利用Br2的挥发性,可先用热空气和水蒸气吹出Br2,再用SO2将其还原为HBr进行富集,正确。【加固训练】(2020福州模拟)海水是巨大的资源宝库,从海水中提取食盐和溴的过程如图1:(1)请列举海水淡化的两种方法:_、_。(2)步骤中已获得Br2,步骤中又将Br2还原为Br-,其目的是_。(3)
4、步骤用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_。(4)某化学研究性学习小组为了了解从工业溴中提纯溴的方法,查阅了有关资料知:Br2的沸点为59 ,微溶于水,有毒并有强腐蚀性。他们参观生产过程后,画了如图2装置简图:请你参与分析讨论:图中仪器B的名称是_。整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管,其原因是_。实验装置气密性良好,要达到提纯溴的目的,操作中如何控制关键条件?_。C中液体颜色为_,为除去该产物中仍残留的少量Cl2,可向其中加入NaBr溶液,充分反应后,再进行的分离操作是_。【解析】海水淡化后得
5、到NaCl、母液、淡水,电解氯化钠溶液得到氯气,2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2,将氯气通入母液中发生反应2Br-+Cl22Cl-+Br2,溴和二氧化硫发生反应Br2+SO2+2H2O2HBr+H2SO4,再向含有HBr的溶液中通入适量氯气蒸馏得到溴单质。(1)淡化海水的方法有蒸馏法、电渗析法、反渗透法等。(2)步骤中已获得Br2,低浓度的Br2溶液在提取时消耗过多的原料和能源,步骤中又将Br2还原为Br-,目的是富集溴元素。(3)二氧化硫吸收溴单质,Br元素的化合价由0降低为-1,Br2在反应中作氧化剂,表现氧化性,S元素的化合价由+4升高到+6,SO2作还原剂,发生反应:Br2
6、+SO2+2H2O4H+S+2Br-,工业生产中应解决的主要问题是反应生成了两种强酸对设备的严重腐蚀。(4)该仪器名称是冷凝管,冷凝管起冷凝作用;控制温度59 ,使溴单质挥发,通过冷凝得到呈深红棕色的液态溴单质,同时避免污染环境,最后进行尾气吸收,由于溴单质是一种强氧化剂,易腐蚀橡胶制品,所以整套装置不能用橡胶塞和橡胶管;为制取较纯净的溴单质,应该控制b的温度,以便使溴被蒸馏,再经过冷凝得到溴单质;溴的沸点是59 ,溴蒸气冷凝后得到溴单质,溴单质是深红棕色,溴和水的沸点不同、溴在水中的溶解度小于在有机溶剂中的溶解度,所以可以采用蒸馏或分液的方法分离。答案:(1)蒸馏法、电渗析法、反渗透法(任选两种)(2)富集溴元素(3)Br2+SO2+2H2O4H+S+2Br-强酸对设备的严重腐蚀(4)冷凝管Br2腐蚀橡胶控制温度计b的温度,并收集59 时的馏分深红棕色分液(或蒸馏)
