1、课时训练 9 海水中提取溴、镁和重水一、海水提溴1.下列不属于海水提溴过程的是( )A.氯化 B.蒸馏C.吹出 D.吸收解析: 吹出法从海水中提取溴元素的过程依次是氯化 (即用氯气氧化 Br-)、吹出、吸收。答案: B2.工业上从海水中提取溴可采用如下方法:(1)向预先经过酸化的浓缩海水中通入 Cl2,将海水中的溴化物氧化,反应的离子方程式为 。 (2)向上述混合液中吹入热空气,将生成的溴吹出用纯碱溶液吸收 ,生成 NaBr、NaBrO 3 和 CO2,反应的化学方程式为 。 (3)将(2)所得溶液用 H2SO4 酸化,使 NaBr、NaBrO 3 中的溴转化为单质溴,再用有机溶剂提取溴,还可
2、以得到副产品 Na2SO4,写出这一变化的离子方程式为 。 (4)这样得到的溴中还混有少量 Cl2,怎样除去?。 答案: (1)2Br-+Cl2 2Cl-+Br2(2)3Br2+3Na2CO3 5NaBr+NaBrO3+3CO2(3)5Br-+Br +6H+ 3Br2+3H2O(4)加 NaBr 溶液二、海水提镁3.从海水中提取镁可按如下步骤进行:把贝壳(主要成分是碳酸钙)煅烧成生石灰;在引有海水的渠中加入生石灰,经过沉降,然后过滤得沉淀物;将沉淀物与稀盐酸反应,然后结晶、过滤、干燥;电解获得产物。根据上述提取镁的全过程 ,没有涉及的反应类型是( )A.分解反应 B.化合反应C.置换反应 D.
3、复分解反应解析: 海水提取镁涉及的反应方程式有 :CaCO3 CaO+CO2;CaO+H2O Ca(OH)2;MgCl2+Ca(OH)2 Mg(OH)2+CaCl2;Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O,MgCl2(熔融)Mg+Cl2。答案: C4.从海水中提取镁,可按如下步骤进行:把贝壳制成石灰乳;在引入的海水中加入石灰乳 ,沉降、过滤、洗涤沉淀物; 将沉淀物与盐酸反应,结晶过滤、在 HCl 气体氛围中干燥产物; 将得到的产物熔融电解得到镁。下列说法不正确的是( )A.此法的优点之一是原料来源丰富B.第步电解时阴极产生氯气C.步骤的目的是从海水中提取 MgCl2D.以上提取镁的过程
4、中涉及化合、分解和复分解反应解析: 原料是海水,来源丰富,A 选项正确;涉及的化学反应有 Ca(OH)2+MgCl2 Mg(OH)2+CaCl2,Mg(OH)2+2HCl MgCl2+2H2O,MgCl2+6H2O MgCl26H2O,MgCl26H2O MgCl2+6H2O,MgCl2(熔融) Mg+Cl2,在第步电解时,阴极产生的是金属镁,B 选项错误。答案: B5.从海水中提取单质镁,下列途径正确的是( )A.海水 Mg(OH)2 MgB.海水 MgCl2 MgC.海水 Mg(OH)2 MgCl2 MgD.海水 MgCl2 Mg解析: 首先向制盐剩下的苦卤里加入熟石灰 ,得 Mg(OH)
5、2,再用盐酸溶解 Mg(OH)2 得 MgCl2,电解 MgCl2 制得 Mg。答案: C6.由海水制备无水氯化镁,主要有以下步骤:在一定条件下脱水干燥; 加熟石灰;加盐酸;过滤;浓缩结晶。其先后顺序正确的是 ( )A. B.C. D.解析: 本题是由海水制备无水氯化镁 ,主要步骤是先将海水中的成分氯化镁转变为氢氧化镁,即步为第一步骤,过滤得到氢氧化镁,再用加盐酸的方法,将其变为氯化镁溶液,浓缩结晶,在一定条件下脱水干燥即可得到无水氯化镁。答案: B7.21 世纪是海洋世纪,海洋经济专属区的开发受到广泛重视,下列有关说法正确的是( )A.海水含镁,将金属钠放入海水中可以制取金属镁B.利用潮汐能
6、发电是将化学能转化为电能C.从海水中提取溴的过程涉及氧化还原反应D.海底多金属结核矿含有 Fe、Mn 、Co 、B 等金属解析: 钠放入海水中,Na 与 H2O 发生反应而不是 Na 与 Mg2+发生置换反应,A 错;利用潮汐能发电是将机械能转化为电能,B 错; 海水提溴中“氯化”过程是一置换反应,C 对;B(硼)是非金属,D 错。答案: C三、从海水中提取重水8.重水的化学式是( )A.H2O2 B.D2OC.T2O D.D2O2答案: B9.山东拥有较长的海岸线,海洋是一个巨大的化学宝库。目前世界各国都在研究如何充分利用海洋资源。(1)如下图所示,在电场中利用膜技术( 阳离子交换膜只允许阳
7、离子通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过)淡化海水,该方法称为电渗析法。图中膜 a 应选用 膜。 电渗析法还可用来处理电镀废液,写出用该方法处理含硝酸银废液时所发生反应的化学方程式: 。 (2)海水中的氘(含 HDO 0.03)发生聚变的能量,足以保证人类上亿年的能源消费,工业上可采用“硫化氢水双温交换法”富集 HDO。其原理是利用 H2S、HDS、H 2O 和 HDO 四种物质,在 25 和 100 两种不同的温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的 HDO。从物质的微粒构成看,H 2O、HDO 的不同点是 。 右图为“硫化氢水双温交换法”所发生的两个反应中涉及的四种物质在反应体系中的物质的量随
8、温度的变化曲线。写出 100 时所发生反应的化学方程式: ; 工业上富集 HDO 的生产过程中,可以循环利用的一种物质是 。 解析: (1)根据电场作用判断 Na+、Cl -的运动方向,根据“浓缩室”“淡化室” 的信息可知 Na+、Cl -所能透过以及不能透过的膜,从而达到浓缩和淡化海水的目的。(2)海水中的 HDO 富集的原理是利用“H 2S+HDO HDS+H2O”,高温时发生反应H2S+HDO HDS+H2O,低温时发生反应 HDS+H2O H2S+HDO,从而达到富集的目的。答案: (1)阳离子交换 4AgNO 3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3(2)原子种类不同、中子数目不同 H
9、 2S+HDO HDS+H2O H 2S(建议用时:30 分钟)1.许多国家十分重视海水资源的综合利用。不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是( )A.氯、溴、碘 B.钠、镁、铝C.烧碱、氢气 D.食盐、淡水解析: 本题以海水资源的利用方法为考查对象。获得 A、B、C 中的金属或非金属单质需加入氧化剂或电解制取,均为化学变化;而 D 中的食盐和淡水是利用蒸发原理制取的,为物理变化。答案: D2.下列关于海水综合利用的叙述不正确的是( )A.利用空气吹出 SO2 吸收法从海水中提溴时,直接将海水氯化,然后再进行吹出、吸收可得到溴产品B.从海水中提取的重水可作原子能反应堆的中子减速剂和传热介质C
10、.盐田法制盐时,所用的盐田一般分成贮水池、蒸发池、结晶池三部分D.利用电渗析法、冷冻法制盐 ,同时也可以得到淡水解析: 利用空气吹出 SO2 吸收法从海水中提溴时 ,氯气氧化 Br-在 pH 为 3.5 的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前应将海水酸化,故 A 不正确。答案: A3.44 g O 中所含中子的物质的量为 ( )A.16 mol B.24 mol C.10 mol D.28 mol解析: 1 mol O 中所含中子为(1+1+10) mol,44 g O 的物质的量为 2 mol,故其中所含中子为 24 mol。答案: B4.从海水中可获得的在常温下为液体的单质是( )A.Mg
11、B.K C.Br2 D.I2解析: 只有 Br2 在常温下为液体 ,其余都是固体。答案: C5.为了探索月球上是否有生命存在的痕迹,需要分析月球岩石中是否包藏有碳氢化合物。(当然这仅仅是探索的第一步)科学家用氘盐酸 (即 DCl)和重水 (D2O)溶液处理月球的岩石样品,对收集的气体加以分析。结果只发现有一些气体状态的碳氘化合物。这个实验不能用普通盐酸的理由是( )A.普通盐酸的酸性太强B.普通盐酸具有挥发性C.普通盐酸无法和岩石中的碳化物反应D.无法区别岩石中含有的是碳化物还是碳氢化合物解析: 此处用 DCl 和 D2O 的目的,是利用 D 区别于 H,便于区别月球岩石中含有碳化物还是碳氢化
12、合物。故选 D。答案: D6.目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是( )A.硬水的软化B.电解饱和食盐水制造 NaOHC.电渗析法淡化海水D.海水中提取金属 Mg解析: 选项 A,硬水软化常用离子交换树脂脱去其中的钙、镁离子;选项 B,电解饱和食盐水常用离子交换膜来阻止气体分子或阴离子通过;选项 C,电渗析法淡化海水也用阳离子交换膜和阴离子交换膜;选项 D,不用离子交换膜,加入熟石灰后生成氢氧化镁沉淀过滤,然后再加入盐酸进行浓缩结晶,再在氯化氢的气氛中脱水,最后用电解熔融的氯化镁制备金属镁。答案: D7.镁及其合金是一种用途很广的金属材料,目前世界上 60%的镁是从海水中提取的。主要步
13、骤如下:(1)为了使 MgSO4 转化为 Mg(OH)2,试剂可以选用 ( 填化学式),要使 MgSO4 完全转化为沉淀,加入试剂应 (填“过量”或“少量”); (2)加入试剂后,能够分离得到 Mg(OH)2 沉淀的方法是 ; (3)试剂可以选用 ( 填名称); (4)无水 MgCl2 在熔融状态下,通电后会产生 Mg 和 Cl2,写出该反应的化学方程式 : 。 解析: (1)海水中的 MgSO4 的浓度较低,要首先进行富集,从得到的沉淀是 Mg(OH)2 推理,应当在海水中加碱,如 Ca(OH)2、NaOH、KOH 等,但从材料的价格、来源等来看最好选用 Ca(OH)2,而且要过量,使 Mg
14、2+全部转化为沉淀;(2)分离沉淀的方法就是过滤;(3)实现从 Mg(OH)2 到MgCl2 的变化的试剂是盐酸;(4)迁移学过的电解熔融的 NaCl 制取金属钠的方法可以写出反应的化学方程式。答案: (1)Ca(OH)2 过量(2)过滤(3)盐酸(4)MgCl2 Mg+Cl28.海水中溴元素以 Br-形式存在,工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下所示:(1)步骤反应的离子方程式是 。 (2)步骤反应的化学方程式是 。 (3)Br 的原子序数是 ,在元素周期表中位于 周期 族。 (4)步骤蒸馏的过程中,温度应控制在 8090 ,温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。 (5)为什
15、么不直接用“溴水混合物”而要用“溴水混合物 ”进行蒸馏得到液溴? 。 解析: 空气吹出法是用于工业规模海水提溴的常用方法 ,其中一种工艺是在预先酸化的浓缩海水中用氯气与海水中的溴离子反应,使之成为单质溴:2Br -+Cl2 2Cl-+Br2,继而通入空气和水蒸气,将溴吹入吸收塔,使溴蒸气和吸收剂 SO2 发生反应转化成氢溴酸:SO 2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化 :2HBr+Cl2 2HCl+Br2,最后蒸馏得到液溴。答案: (1)2Br-+Cl2 Br2+2Cl-(2)SO2+Br2+2H2O 2HBr+H2SO4(3)35 第四 第A(4
16、)温度过高,大量水蒸气随溴蒸出,溴蒸气中水增加;温度过低,溴不能完全蒸出,回收率低(5)“溴水混合物” 中虽然含有溴单质,但浓度低,如果直接蒸馏,处理量大,生产成本高;经过“空气吹出、 SO2 吸收、氯气氧化”等步骤实际上是将溴水浓缩了9.下面是从海水提取镁的流程图:请回答下列问题:(1)从海水提取镁要用到海滩上的贝壳。那么,贝壳在生产流程中起什么作用 ? ; 其主要成分发生化学变化的化学方程式为 。 (2)从海水中的镁离子到金属镁,经历了哪些化学变化?用离子方程式表示。 。 (3)在用上述方法提镁的过程中,采用了哪些措施来提高经济效益 ? 。 答案: (1)贝壳作为原料之一,分解产生氧化钙,遇水产生氢氧化钙,将镁离子沉淀为氢氧化镁CaCO3 CaO+CO2(2)有关反应:Mg 2+2OH- Mg(OH)2,Mg(OH)2+2H+ Mg2+2H2O,Mg2+2Cl-Mg+Cl2(3)对氯气进行循环利用来提高经济效益
