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8.海水是一个巨大的化学资源库.图1是海水综合利用的部分工艺流程图:

(1)在过程①中应加入的试剂分别为①Na2C03溶液、②盐酸、③BaCl2溶液、④NaOH溶液,这4种试剂添加的合理顺序是③④①②或④③①②
(2)I氯碱工业的反应原理是电解饱和食盐水,下列物质不可能是氯碱工业产品的是C
A.H2    B.Cl2    C.Na2CO3    D.NaOH
Ⅱ如图2是离子交换膜法电解原理示意图,两电极均用惰性电极材料.精制饱和食盐水进入阳极室(填“阳极”或“阴极”),所使用的离子交换膜的作用是防止氢氧根离子与氯气反应,防止氯气和氢气反应Ⅲ若左右两池的溶液体积在电解前后均为25L,当左边电极收集到1680L(标准状况)Cl2时,右池获得的NaOH溶液的浓度为6mol/L
(3)写出过程④电解过程中阴极电极反应式:Mg2++2e-═Mg.
(4)工艺流程过程③直接在空气中加热灼烧能否实现?为什么?

分析 海水晒盐后得到粗盐和母液,粗盐加入氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠、盐酸精制除杂得到精盐,电解饱和食盐水得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液,母液中加入氢氧化钙浊液沉淀镁离子,过滤得到氢氧化镁沉淀,加入盐酸溶解后得到氯化镁溶液,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤洗涤得到氯化镁晶体,在氯化氢气流中加热失水得到氯化镁固体,电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气,滤液中加入氯气氧化溴离子得到溴单质的低浓度溶液,加入碳酸钠溶液吸收溴单质,再加入稀硫酸,发生归中反应得到高浓度的溴单质溶液.
(1)Mg2+选择NaOH溶液除去,Ca2+选择Na2CO3除去,SO42-选择BaCl2除去,碳酸钠一定在氯化钡之后,盐酸在最后.
(2)I.依据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类一定不变,所以通过电解食盐水制取的物质元素的含有情况,必与反应物食盐水含有的元素情况相同据此回答即可;
Ⅱ.电解饱和食盐时阳极阴离子Cl-、OH-放电,Cl-的放电能力强于OH-,阳极发生的方程式为:2Cl--2e-═Cl2↑,阴极:2H++2e-═H2↑;阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过;
Ⅲ.根据电解方程式结合产生气体的量进行计算回答;
(3)电解时,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上镁离子放电生成镁单质;
(4)在空气中加热氯化镁晶体,镁离子水解生成的HCl易挥发,不能得到氯化镁,最终得到氧化镁.

解答 解:(1)除去粗盐中的可溶性杂质:Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-时,可以加入过量NaOH(去除镁离子):Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓,加入过量BaCl2(去除硫酸根离子):SO42-+Ba2+=BaSO4↓;也可先加氯化钡后加氢氧化钠,再加入过量Na2CO3(去除钙离子以及多余的钡离子):Ca2++CO32-=CaCO3↓,Ba2++CO32-=BaCO3↓,碳酸钠必须加在氯化钡之后,盐酸在最后,除去多余的碳酸根离子,所以按滴加顺序依次为③④①②或④③①②,
故答案为:③④①②或④③①②;
(2)I.根据质量守恒定律可知化学反应前后元素的种类一定不变,反应物是氯化钠和水,所以反应后的物质中只能含有钠、氯、氢和氧四种元素.
A.氢气是由氢元素组成的,符合以上关于产物情况的分析,所以氢气可能是该反应的生成物,故A不选;
B.氯气由氯元素组成,符合以上关于产物情况的分析,所以氯气可能是该反应的生成物,故B不选;
C.碳酸钠是由碳、氧和钠三种元素组成,由以上分析可知生成物中不可能含有碳元素,所以生成物中不可能含有碳酸钠,故C选;
D.氢氧化钠是由钠、氧和氢三种元素组成,符合以上关于产物情况的分析,所以可能是生成物,故D不选.
故答案为:C;
Ⅱ.电解饱和食盐时阳极阴离子Cl-、OH-放电,Cl-的放电能力强于OH-,阳极发生的方程式为:2Cl--2e-═Cl2↑,阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过,所以精制饱和食盐水进入阳极,阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过,用石墨作电极电解饱和氯化钠时,阳极上氯离子放电生成氯气,氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极,如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸,且易和氢氧化钠溶液反应2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯;
故答案为:阳极;防止氢氧根离子与氯气反应,防止氯气和氢气反应;
Ⅲ.当左边电极收集到1680L(标准状况)Cl2时,n(Cl2)=$\frac{1680L}{22.4L/mol}$=75mol,电解氯化钠的离子方程式为:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-,生成氢氧化钠是150mol,所以氢氧化钠的浓度是:$\frac{150mol}{25L}$=6mol/L,
故答案为:6mol/L;
(3)电解氯化镁:MgCl2$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl2↑,阳极上氯离子放电生成氯气,2Cl--2e-═Cl2↑,阴极上镁离子放电生成镁单质,Mg2++2e-═Mg,
故答案为:Mg2++2e-═Mg;
(4)氯化镁易水解,反应的方程式为:MgCl2+2H2O?2HCl+Mg(OH)2,在空气中加热氯化镁晶体,镁离子水解生成的HCl易挥发,生成氢氧化镁沉淀,加热生成氧化镁,所以若工艺流程过程③直接在空气中加热灼烧,最终得到氧化镁,
答:不能,直接加热由于六水合氯化镁水解,氯化氢挥发得不到无水氯化镁而得到氧化镁.

点评 本题以海水资源及其利用为载体综合考查物质的分离、制备,侧重于学生的分析、实验能力的考查,题目涉及金属的冶炼、物质的分离和提纯、氧化还原反应等知识点,题目难度中等.

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