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第4節(jié) 海水中的元素
[課后達(dá)標(biāo)檢測(cè)]
一、選擇題
1.(教材改編題)由海水制備無水氯化鎂,主要有以下步驟:①在一定條件下脫水干燥;②加熟石灰;③加鹽酸;④過濾;⑤濃縮結(jié)晶。其先后順序正確的是( )
A.②④③⑤① B.③②④①⑤
C.③④②⑤① D.②④⑤③①
解析:選A。海水提鎂流程:鹵水Mg(OH)2MgCl2(aq)MgCl2。
2.相同質(zhì)量的鎂條分別在①氧氣、②空氣、③氮?dú)?、④二氧化碳中完全燃燒,燃燒后所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量由小到大的順序是( )
A.②①③④ B.④①②③
C.③②①④ D.③①②④
解析:選C。根據(jù)2Mg+O22MgO;3Mg+N2Mg3N2;2Mg+CO22MgO+C可知,鎂在空氣中發(fā)生以上三個(gè)反應(yīng),所得固體是MgO、Mg3N2和C的混合物。再根據(jù)各氣體在空氣中所占的比例可知C項(xiàng)正確。
3.從海帶中提取碘單質(zhì),成熟的工藝流程如下,下列關(guān)于海水制碘的說法不正確的是( )
干海帶海帶灰懸濁液濾液碘水I2的CCl4溶液I2
A.在蒸發(fā)皿中灼燒干海帶,并用玻璃棒攪拌
B.往含I-的濾液中加入稀硫酸和雙氧水后,I-發(fā)生氧化反應(yīng)
C.在碘水中加入幾滴淀粉溶液,溶液變藍(lán)色
D.將碘水加入CCl4中,通過萃取、分液得到I2的CCl4溶液
解析:選A。灼燒固體,應(yīng)使用坩堝,A項(xiàng)說法錯(cuò)誤;H2O2能將I-氧化為I2,B項(xiàng)說法正確;碘遇淀粉變藍(lán),C項(xiàng)說法正確;將碘水加入CCl4中,通過萃取、分液可得到I2的CCl4溶液,D項(xiàng)說法正確。
4.(2019蘭州一中月考)向盛有KI溶液的試管中加入少許CCl4后滴加氯水,CCl4層變成紫色。如果繼續(xù)向試管中滴加氯水,振蕩,CCl4層會(huì)逐漸變淺,最后變成無色(I2被氧化為HIO3)。下列說法正確的是( )
A.整個(gè)過程中的還原劑只有I2
B.CCl4層由紫色變成無色的化學(xué)方程式為I2+5Cl2+6H2O===2HIO3+10HCl
C.若用KI和Cl2反應(yīng)制1 mol KIO3,至少需要56 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
D.把KI換成KBr,則CCl4層變?yōu)榧t棕色。繼續(xù)滴加氯水,CCl4層的顏色沒有變化,則Cl2、HIO3、HBrO3氧化性由弱到強(qiáng)的順序是HBrO3
HIO3,且由“把KI換成KBr,……顏色沒有變化”,可知氧化性HBrO3>Cl2,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.下列敘述中正確的是( )
A.液溴易揮發(fā),在存放液溴的試劑瓶中應(yīng)加水封
B.能使?jié)櫇竦牡矸跭I試紙變成藍(lán)色的物質(zhì)一定是Cl2
C.某溶液加入CCl4,CCl4層顯紫色,證明原溶液中存在I-
D.某溶液加入BaCl2溶液,產(chǎn)生不溶于稀硝酸的白色沉淀,該溶液一定含有Ag+
解析:選A。A項(xiàng),液溴易揮發(fā),存放液溴的試劑瓶中應(yīng)用水封,A正確。B項(xiàng),淀粉KI試紙變藍(lán),說明有I2生成,將I-氧化成單質(zhì)I2需加氧化劑,Cl2、H2O2、Br2均可,B錯(cuò)誤。C項(xiàng),加入CCl4,CCl4層顯紫色,說明原溶液中有I2而不是有I-,C錯(cuò)誤。D項(xiàng),某溶液加入BaCl2,產(chǎn)生不溶于稀HNO3的白色沉淀,該溶液可能含SO:Ba2++SO===BaSO4↓,可能含Ag+:Ag++Cl-===AgCl↓,D錯(cuò)誤。
6.海洋是一座巨大的化學(xué)資源寶庫(kù),如圖是從海水中提取若干種化學(xué)物質(zhì)的流程圖,則下列說法正確的是( )
A.除去粗鹽中的SO、Ca2+、Mg2+等雜質(zhì),①中加入試劑的順序?yàn)镹a2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→過濾后加鹽酸
B.②中包含制取MgCl2溶液、無水MgCl2及電解熔融狀態(tài)的MgCl2幾個(gè)階段
C.③④⑤中溴元素均被氧化
D.蒸餾法是技術(shù)最成熟也是最具發(fā)展前景的海水淡化方法
解析:選B。A項(xiàng)中的加入順序會(huì)導(dǎo)致過量的Ba2+無法除去,A錯(cuò)誤;單質(zhì)鎂是通過電解熔融MgCl2的方法制取的,B正確;流程圖中的第④步中溴元素被還原,C錯(cuò)誤;蒸餾法會(huì)消耗大量的能源,不是最具有發(fā)展前景的方法,D錯(cuò)誤。
7.將Cl2通入NaBr和NaI的混合液中,待反應(yīng)充分后將所得溶液加熱蒸干并灼燒,最后將得到的固體冷卻、稱量。稱量所得固體的質(zhì)量與通入Cl2的體積關(guān)系如圖所示。則原混合液中NaI的物質(zhì)的量為( )
A.0.5 mol B.0.4 mol
C.0.3 mol D.0.25 mol
解析:選D。含NaBr和NaI的溶液中,通入Cl2,先發(fā)生Cl2+2NaI===I2+2NaCl,后發(fā)生Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2,充分反應(yīng)后將所得溶液蒸干、灼燒,得到NaCl固體,由圖可知29.25 g固體為NaCl的質(zhì)量。根據(jù)氯元素守恒,則n(Cl2)=n(NaCl)==0.25 mol。根據(jù)圖示:0~2.5V(即0~0.125 mol Cl2)段發(fā)生的反應(yīng)為2NaI+Cl2===2NaCl+I(xiàn)2,故n(NaI)=0.25 mol。
8.某同學(xué)通過系列實(shí)驗(yàn)探討Mg及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達(dá)到目的的是( )
A.將水加入濃硫酸中得到稀硫酸,置鎂片于其中探討Mg的活潑性
B.將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中,觀察 Mg(OH)2沉淀的生成
C.將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾,洗滌并收集沉淀
D.將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入表面皿中,加足量稀鹽酸,加熱蒸干得無水MgCl2固體
解析:選B。稀釋濃硫酸時(shí),應(yīng)將濃硫酸沿著器壁或玻璃棒慢慢加入水中,并及時(shí)攪拌,A錯(cuò)誤;過濾時(shí)需要用玻璃棒引流,C錯(cuò)誤;蒸發(fā)溶液時(shí)應(yīng)該用蒸發(fā)皿而不是表面皿,由于MgCl2水解,所以必須在HCl氣氛中加熱才能得到無水MgCl2固體,D錯(cuò)誤。
二、非選擇題
9.海水的綜合利用可以制備金屬鎂,其流程如下:
(1)海水提鎂要用到海灘上的貝殼,它的作用是________________________________,貝殼經(jīng)歷的有關(guān)變化的化學(xué)方程式是________________________________。
(2)寫出由MgCl2得到金屬鎂的反應(yīng)方程式:_________________________________。
(3)Mg(OH)2沉淀中混有Ca(OH)2應(yīng)怎樣除去?(寫出實(shí)驗(yàn)步驟)__________________。
(4)從經(jīng)濟(jì)效益角度看,該化工廠的廠址應(yīng)選擇在__________________________。
(5)實(shí)驗(yàn)室中將粗鹽制成精鹽的過程中,在溶解、過濾、蒸發(fā)三個(gè)步驟的操作中都要用到玻璃棒,分別說明在這三種情況下用到玻璃棒的目的。
溶解時(shí):_____________________________________________________________;
過濾時(shí):______________________________________________________________;
蒸發(fā)時(shí):______________________________________________________________。
解析:在海水提鎂的生產(chǎn)中,利用海邊的貝殼制造石灰乳,以降低運(yùn)輸成本,將電解生成的氯氣與氫氣化合制備鹽酸,再將鹽酸與氫氧化鎂反應(yīng)制取氯化鎂,以實(shí)現(xiàn)原料的循環(huán)利用,以及將廠址選在海邊等都是為了提高經(jīng)濟(jì)效益。
答案:(1)作為原料,用來制堿(或石灰乳) CaCO3CaO+CO2↑,CaO+H2O===Ca(OH)2
(2)MgCl2Mg+Cl2↑
(3)加入MgCl2溶液至過量,過濾,即可除去Ca(OH)2
(4)海邊
(5)攪拌,加速溶解 引流,使待過濾液體沿玻璃棒流入漏斗,防止外濺 攪拌,防止因局部過熱而使液體或晶體飛濺
10.溴主要以Br-形式存在于海水中,海水呈弱堿性。工業(yè)上制備Br2的操作步驟:
①一定條件下,將Cl2通入濃縮的海水中,生成Br2;
②利用熱空氣將Br2吹出,并用濃Na2CO3溶液吸收,生成NaBr、NaBrO3等;
③用硫酸酸化步驟②得到的混合物。
完成下列填空:
(1)Cl2氧化Br-應(yīng)在________條件下進(jìn)行,目的是為了避免______________________。
(2)Br2可用熱空氣吹出,其原因是_____________________________________。
(3)寫出步驟③所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________。
用硫酸而不用鹽酸酸化的原因可能是__________________________。步驟②的產(chǎn)品有時(shí)運(yùn)輸?shù)侥康牡睾笤偎峄?,主要是因?yàn)開_______________________________________。
(4)為了除去工業(yè)Br2中微量的Cl2,可向工業(yè)Br2中________。
a.通入HBr b.加入Na2CO3溶液
c.加入NaBr溶液 d.加入Na2SO3溶液
解析:(1)利用存在Br-的海水呈堿性和Cl2、Br2可與堿性物質(zhì)反應(yīng)可知為防止Cl2或得到的溴與堿反應(yīng),則氯氣在氧化Br-時(shí)應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行。(2)溴可被熱空氣吹出,是因?yàn)殇宓姆悬c(diǎn)低,易揮發(fā)。(3)向NaBr和NaBrO3的混合溶液中,加入H2SO4,Br-與BrO發(fā)生價(jià)態(tài)歸中反應(yīng)生成Br2,結(jié)合得失電子守恒、原子守恒可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式;酸化時(shí)不用鹽酸是防止在酸性條件下,BrO將Cl-氧化為Cl2混入溴中;因溴具有強(qiáng)氧化性,易腐蝕其他物質(zhì),所以NaBr和NaBrO3的混合溶液要等到運(yùn)送到目的地再酸化。(4)根據(jù)給出的試劑,HBr和NaBr溶液均可除去Cl2,但HBr和Cl2反應(yīng)生成的HCl不易被除去;而b、d中的Na2CO3溶液和Na2SO3溶液均會(huì)和Br2反應(yīng)。
答案:(1)酸性 Cl2歧化(或Br2歧化)
(2)Br2易揮發(fā)(或Br2沸點(diǎn)低)
(3)3H2SO4+5NaBr+NaBrO3===3Na2SO4+3Br2+3H2O 酸性條件下BrO能將氯離子氧化為氯氣 溴具有強(qiáng)氧化性(或強(qiáng)腐蝕性)
(4)c
11.實(shí)驗(yàn)室從含碘廢液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其實(shí)驗(yàn)過程如下:
(1)向含碘廢液中加入稍過量的Na2SO3溶液,將廢液中的I2還原為I-,其離子方程式為
________________________________________________________________________;
該操作將I2還原為I-的目的是_____________________________________。
(2)操作X的名稱為________。
(3)氧化時(shí),在三頸燒瓶中將含I-的水溶液用鹽酸調(diào)至pH約為2,緩慢通入Cl2,在40 ℃左右反應(yīng)(實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示)。實(shí)驗(yàn)控制在較低溫度下進(jìn)行的原因是__________________;錐形瓶里盛放的溶液為________________。
(4)已知:5SO+2IO+2H+=== I2+5SO+H2O。某含碘廢水(pH約為8)中一定存在I2,可能存在I-、IO中的一種或兩種。請(qǐng)補(bǔ)充完整檢驗(yàn)含碘廢水中是否含有I-、IO的實(shí)驗(yàn)方案:取適量含碘廢水用CCl4多次萃取、分液,直到水層用淀粉溶液檢驗(yàn)不出有碘單質(zhì)存在;
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
實(shí)驗(yàn)中可供選擇的試劑:稀鹽酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。
解析:(1)I2單質(zhì)被SO還原為I-,SO被氧化為SO,離子方程式為SO+I(xiàn)2+H2O===2I-+SO+2H+;將I2還原為I-的目的是使溶于CCl4中的碘進(jìn)入水層。(2)CCl4不溶于水,因此可以通過分液的方法使其與水分離。(3)溫度較低時(shí)Cl2的溶解度大,同時(shí)減少I2的升華;在錐形瓶里面放入NaOH溶液吸收尾氣。(4)要證明I-的存在,可以利用Fe3+將I-氧化為I2單質(zhì),利用淀粉遇I2變藍(lán)色,可以證明反應(yīng)的發(fā)生;要證明IO的存在,可以利用SO的還原性,將其還原為I2單質(zhì),利用淀粉遇I2變藍(lán)色,可以證明反應(yīng)的發(fā)生。
答案:(1)SO+I(xiàn)2+H2O===2I-+SO+2H+ 使溶于CCl4中的碘進(jìn)入水層
(2)分液
(3)使氯氣在溶液中有較大的溶解度(或防止I2升華或防止I2進(jìn)一步被氧化) NaOH溶液
(4)從水層取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加鹽酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液變藍(lán),說明廢水中含有I-;若溶液不變藍(lán),說明廢水中不含有I-。另從水層取少量溶液,加入1~2 mL淀粉溶液,加稀鹽酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液變藍(lán),說明廢水中含有IO;若溶液不變藍(lán),說明廢水中不含有IO
12.如下圖所示,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的原理和性質(zhì),回答下列問題:
(1)寫出裝置甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________。
裝置甲中的儀器使用前需要檢漏的有________(寫名稱)。
(2)利用裝置丙制取飽和氯水并測(cè)其pH。
①證明氯水已飽和的現(xiàn)象是_______________________________________________。
②測(cè)定飽和氯水的pH方法是__________________________________。
③若撤去裝置乙,直接將裝置甲和丙相連。這樣做對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果的影響是________________________________________________________________________。
(3)飽和氯水與石灰石的反應(yīng)是制取較濃的HClO溶液的方法之一。某同學(xué)運(yùn)用這一方法,嘗試制取HClO溶液并進(jìn)行了如下定性實(shí)驗(yàn):
i.在試管中加入過量的塊狀碳酸鈣,再加入約20 mL 飽和氯水,充分反應(yīng),有少量氣泡產(chǎn)生,溶液的黃綠色退去;
ii.過濾,將濾液滴在有色布條上,發(fā)現(xiàn)其漂白性更強(qiáng);
iii.為了確定反應(yīng)產(chǎn)物,將濾液分為三份,分別進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn):
第一份與澄清石灰水混合,立即產(chǎn)生大量白色沉淀;
第二份與稀鹽酸混合,立刻產(chǎn)生大量氣泡;
第三份加熱,看到溶液變渾濁且有大量無色氣體產(chǎn)生。
經(jīng)檢測(cè),上述實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的無色氣體均為CO2氣體。
①試解釋可以在飽和氯水中加入石灰石制備HClO的原因:_____________________(用有關(guān)的方程式結(jié)合文字回答)。
②試根據(jù)所學(xué)知識(shí)推測(cè),在ii的濾液中含有的溶質(zhì),除了溶解的極少量氯氣外,還含有的其他溶質(zhì)為________________________________(寫化學(xué)式)。
③寫出步驟iii中第一份濾液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:
________________________________________________________________________。
解析:(1)在裝置甲中MnO2與濃鹽酸混合加熱發(fā)生反應(yīng),制取氯氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式是MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O;裝置甲中的儀器使用前需要檢漏的為分液漏斗。(2)①氯氣的水溶液叫氯水,證明氯水已飽和的現(xiàn)象是丙中液體呈黃綠色,丙上部空間呈黃綠色,有黃綠色氣體進(jìn)入丁中;②由于飽和氯水中含氧化性的HClO,會(huì)將pH試紙氧化,因此不能使用pH試紙測(cè)定飽和氯水的pH,故測(cè)定飽和氯水的pH方法是用pH計(jì)直接測(cè)定;③濃鹽酸具有揮發(fā)性,在制取的氯氣中含有HCl,若撤去裝置乙,直接將裝置甲和丙相連,HCl溶解在水中使氯水的酸性增強(qiáng),故導(dǎo)致測(cè)得的pH偏小。(3)①在飽和氯水中加入石灰石制備HClO的原因是飽和氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,加入CaCO3后,由于酸性HCl>H2CO3>HClO,所以會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng):2HCl+CaCO3===CaCl2+CO2↑+H2O,由于c(H+)減小,根據(jù)平衡移動(dòng)原理,減小生成物的濃度,化學(xué)平衡正向移動(dòng),使HClO的濃度增大;②將ii的濾液滴在有色布條上,發(fā)現(xiàn)其漂白性更強(qiáng),說明該濾液中除了溶解的極少量氯氣外,還含有的其他溶質(zhì)為CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO;③將濾液的第一份與澄清石灰水混合,立即產(chǎn)生大量白色沉淀,說明產(chǎn)生了CaCO3沉淀,反應(yīng)的離子方程式是Ca2++HCO+OH-===CaCO3↓+H2O。
答案:(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 分液漏斗
(2)①丙中液體呈黃綠色,丙上部空間呈黃綠色,有黃綠色氣體進(jìn)入丁中
②用pH計(jì)直接測(cè)定
③由于氯化氫未除盡會(huì)導(dǎo)致制得的氯水酸性增強(qiáng),測(cè)得的pH偏小
(3)①由于飽和氯水中存在平衡:Cl2+H2OH++Cl-+HClO,加入CaCO3后,2HCl+CaCO3 ===CaCl2+CO2↑+H2O,使平衡右移,HClO的濃度增大
②CaCl2、Ca(HCO3)2、HClO
③Ca2++HCO+OH-===CaCO3↓+H2O
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