海水中提取溴、镁和重水
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:D
2.从海水中提取单质镁,下列途径正确的是( )
A.海水Mg(OH)2Mg
B.海水MgCl2Mg
C.海水Mg(OH)2MgCl2Mg
D.海水MgCl2Mg
解析:首先向制盐剩下的苦卤里加入熟石灰,得Mg(OH)2,再用盐酸溶解Mg(OH)2得MgCl2,电解MgCl2制得Mg。
答案:C
3.由海水制备无水氯化镁,主要有以下步骤:①在一定条件下脱水干燥;②加熟石灰;③加盐酸;④过滤;⑤浓缩结晶。其先后顺序正确的是( )
A.②④⑤③① B.②④③⑤①
C.③④②⑤① D.③②④①⑤
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②步为第一步骤,④过滤得到氢氧化镁,再用③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:B
4.从海水中可获得的在常温下为液体的单质是( )
A.Mg 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:C
5.下列可被工业上采用的冶炼方法是( )
A.电解熔融的氯化铝制铝
B.电解熔融的氯化镁制镁
C.电解氢氧化钠溶液制钠
D.高温下用H2还原氧化镁制镁
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解析:氯化铝是共价化合物,熔融状态下以分子形式存在,其中没有自由移动的离子,基本不导电,故不能用电解熔融氯化铝的方法制铝。Na+在水溶液中电解时,电子被H+得到而不能制得金属单质。比Al活泼的金属很难用一般的还原剂(如CO、H2、C等)把它们从化合物中还原出来;工业制取镁是采用电解熔融的MgCl2的方法。
答案:B
6.下列关于海水综合利用的叙述中不正确的是( )
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.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
答案:A
7.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合物。故选D。
答案:D
8.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NaOH
C.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:D
9.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。主要步骤如下:
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(1)为了使MgSO4转化为Mg(OH)2,试剂①可以选用 (填化学式),要使MgSO4完全转化为沉淀,加入试剂①应 (填“过量”或“少量”);
(2)加入试剂①后,能够分离得到Mg(OH)2沉淀的方法是 ;
(3)试剂②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Mg2+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)MgCl2Mg+Cl2↑
10.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①反应的离子方程式是 。
(2)步骤③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⑤蒸馏的过程中,温度应控制在80~90 ℃,温度过高或过低都不利于生产,请解释原因: 。
(5)为什么不直接用“溴水混合物Ⅰ”而要用“溴水混合物Ⅱ”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-+Cl22Cl-+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:SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,以达到富集的目的。然后,再用氯气将其氧化:2HBr+Cl22HCl+Br2,最后蒸馏得到液溴。
答案:(1)2Br-+Cl2Br2+2Cl-
(2)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4
(3)35 第四 第ⅦA
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(4)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Ⅰ”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
11.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 CaCO3CaO+CO2↑
(2)有关反应:Mg2++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
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