1、富集在海水中的元素溴和碘海洋发展是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
2、淀,将沉淀分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+Cl21.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
3、卤中通入Cl2时发生反应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。2.(2023年长沙模拟)从淡化海水中提取溴的流程如下:下列有关说法不正确的是()A.X试剂具有还原性B.步骤的离子反应:2Br-+Cl22Cl-+Br2C.工业上每获得1 mol Br
4、2,需要消耗Cl2 44.8 LD.步骤包含萃取、分液和蒸馏【解析】选C。步骤利用氯的非金属性比溴强,可以利用置换反应制取Br2,B正确;反应和反应均使用到Cl2,故制取1 mol Br2消耗2 mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得到纯净的溴,D正确。3.(2023年福州模拟)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)步骤用SO2水溶液吸收Br2,吸收率可达95%,有关
5、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】海水淡化后得到NaCl、母液、淡水,电解氯化钠溶液得到氯气,2N
6、aCl+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+SO2+2H2O4H+S+2Br-,工业生产中应解
7、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) - 4 -
