(2014•宜昌模拟)海水中含丰富资源.某同学设计了从模拟海水中制备Br2、MgO的实验方案:

(2014•宜昌模拟)海水中含丰富资源.某同学设计了从模拟海水中制备Br2、MgO的实验方案:
模拟海水中的
离子浓度/mol•L-1
Na+Mg2+Ca2+Br-Cl-HCO3-
0.4390.0500.0110.0080.5520.001
Ⅰ.制备Br2的操作步骤为:
①一定条件下,将Cl2通入浓缩的海水中,生成Br2
②利用热空气将Br2吹出,并用浓Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3等;
③用硫酸酸化步骤②得到的混合物.
完成下列填空:
(1)写出步骤①所发生反应的离子方程式______.
(2)Br2可用热空气吹出,其原因是______.
(3)写出步骤③所发生的主要化学反应方程式______
Ⅱ.制备MgO的流程图:

注:溶液中某种离子浓度小于1.0×10-5 mol•L-1,可认为该离子不存在;
实验过程中,假设溶液体积不变.
Ksp(CaCO3)=4.96×10-9  Ksp (MgCO3)=6.82×10-6
Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6 Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12
(1)写出步骤①发生化学反应的离子方程式______.
(2)滤液M中主要存在的阳离子______.
(3)若步骤②中改为加入4.2g NaOH固体,沉淀物Y中______(填“有”或“无”)Ca(OH)2,并说明理由(写出简单的计算过程)______.
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lhb97 幼苗

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解题思路:Ⅰ.(1)海水中含有溴离子,氯气氧化性大于溴,氯气与溴离子反应生成溴单质,据此写出反应的离子方程式;
(2)根据溴单质易挥发,常温下为液体进行分析;
(3)酸性条件下NaBr、NaBrO3发生氧化还原反应生成硫酸钠、溴单质、水;
Ⅱ.(1)氢氧化钠溶液与溶液中碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子,根据碳酸镁和碳酸钙的溶度积判断反应产物,然后写出反应的离子方程式;
(2)根据钙离子浓度计算出反应后是否有剩余,然后判断滤液M中含有的阳离子;
(3)根据氢氧化镁和氢氧化钙的溶度积可知,氢氧化镁更难溶,加入氢氧化钠后,优先生成氢氧化镁沉淀,根据镁离子的浓度计算出消耗的氢氧根离子,再计算出反应后溶液中氢氧根离子浓度,再根据Qc=c(Ca2+)•[c(OH-)]2与Ksp[Ca(OH)2]的大小判断是否生成氢氧化钙沉淀.

Ⅰ(1)步骤①中氯气将溴离子氧化成溴单质,反应的离子方程式为:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
故答案为:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
(2)由于常温下为液体、溴单质易挥发生成溴蒸气,则可用热空气吹出,
故答案为:溴单质易挥发生成溴蒸气;
(3)用硫酸酸化NaBr、NaBrO3,发生氧化还原反应生成硫酸钠、溴单质、水,反应的化学方程式为:3H2SO4+5NaBr+NaBrO3=3Na2SO4+3Br2+3H2O5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O,
故答案为:5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O;
Ⅱ(1)1L海水中加热1mL 1mol/L的氢氧化钠溶液后,碳酸氢根离子优先与氢氧根离子反应,1L海水中含有碳酸氢根离子的物质的量为:0.001mol/L×1L=0.001mol,氢氧化钠溶液中氢氧根离子的物质的量为:0.001L×1mol/L=0.001mol,碳酸氢根离子与氢氧根离子恰好反应生成碳酸根离子,由于Ksp(CaCO3)=4.96×10-9<Ksp(MgCO3),则钙离子优先与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀,反应的离子方程式为:Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O,
故答案为:Ca2++HCO3-+OH-=CaCO3↓+H2O;
(2)1L海水中含有的钙离子的物质的量为:0.011mol/L×1L=0.011mol,反应生成碳酸钙消耗了0.001mol钙离子,则滤液中还剩余的钙离子的物质的量为:0.011mol-0.001mol=0.010mol,滤液M中还含有没有参与反应的钠离子和镁离子,所以滤液M中含有的阳离子为:Na+、Ca2+、Mg2+
故答案为:Na+、Ca2+、Mg2+
(3)滤液M中钙离子的浓度为:c(Ca2+)=[0.01mol/1L]=0.01 mol•L-1;加入4.2 g ([4.2g/40g/mol]=0.105 mol) NaOH固体后,由于Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6>Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12,优先生成氢氧化镁沉淀,镁离子的物质的量为:0.050mol/L×1L=0.050mol,则生成了0.05 mol Mg(OH)2沉淀,剩余的氢氧根离子浓度为:c(OH-)=[0.105mol−0.050mol×2/1L]=0.005 mol•L-1,此时:Qc=c(Ca2+)•[c(OH-)]2=0.01×(0.005)2<Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6,所以沉淀物Y中不含Ca(OH)2
故答案为:无;因为滤液M中c(Ca2+)=0.01 mol•L-1,加入4.2 g (0.105 mol) NaOH固体后生成0.05 mol Mg(OH)2沉淀,剩余c(OH-)=0.005 mol•L-1,此时Qc=c(Ca2+)•[c(OH-)]2=0.01×(0.005)2<Ksp[Ca(OH)2]=4.68×10-6,所以沉淀物Y中不含Ca(OH)2

点评:
本题考点: 海水资源及其综合利用.

考点点评: 本题考查了海水资源的综合利用、难溶物溶度积的计算,题目难度较大,注意掌握海水资源及其综合利用方法,明确难溶物溶度积常数含义及计算方法,试题计算量较大,充分培养了学生的分析、理解能力及化学计算能力.

1年前

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