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高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第三单元 海洋化学资源的综合应用第1课时综合训练题
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这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第三单元 海洋化学资源的综合应用第1课时综合训练题，共12页。
课后篇素养形成
合格考达标练
1.通过海水晒盐可得粗盐,粗盐除NaCl外,还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质,粗盐精制的一种实验流程如下。下列说法不正确的是( )
A.在第①步中使用玻璃棒搅拌可加速粗盐溶解
B.第⑤步操作是过滤
C.在第②③④⑥步通过加入化学试剂除杂,加入试剂顺序可以为NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→稀盐酸
D.除去Mg2+的离子方程式为Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
答案C
解析第①步中用玻璃棒搅拌,可以加速固体溶解,A正确;第⑤步操作是为了将沉淀与滤液分离,所以采用过滤操作,B正确;碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入,因为加Na2CO3的作用是除去Ca2+和过量的Ba2+,C错误;镁离子用氢氧根离子沉淀,离子方程式为Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,D正确。
2.从某含Br-的废水中提取Br2的过程包括:过滤、氧化、萃取(需选择合适萃取剂)及蒸馏等步骤。
已知:Br2极易溶于四氯化碳和正十二烷
下列说法不正确的是( )
A.甲装置中Br-发生的反应为2Br-+Cl2Br2+2Cl-
B.甲装置中NaOH溶液每吸收1 ml Cl2,转移1 ml e-
C.用乙装置进行萃取,溶解Br2的有机层一定在下层
D.用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2
答案C
解析氯气的氧化性强于溴,甲装置中Br-发生的反应为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,A正确;根据Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O可知,甲装置中NaOH溶液每吸收1 ml Cl2,转移1 ml e-,B正确;如果用正十二烷进行萃取溴,由于正十二烷密度小于水,所以溶解Br2的有机层在上层,C错误;根据表中数据可知溴的沸点最低,所以用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2,D正确。
3.为了除去氯化钾中的少量硫酸镁和氯化钙杂质,需进行下列六项操作,先后次序正确的是( )
①加水溶解 ②加热蒸发得到晶体 ③加入过量的氯化钡溶液 ④加入适量的盐酸 ⑤加入过量碳酸钾和氢氧化钾 ⑥过滤
A.①④③⑤⑥②
B.①⑤③④⑥②
C.①③④⑥⑤②
D.①③⑤⑥④②
答案D
解析碳酸钾必须在氯化钡溶液之后加入,这样才能除去过量的氯化钡;加入盐酸必须在过滤之后,以防止部分沉淀在加盐酸时又溶解。
4.矿盐主要成分是NaCl,还含有SO42-等其他可溶性杂质的离子。下列有关说法正确的是( )
A.由矿盐获得精制食盐,除去SO42-最合适的试剂是Ba(NO3)2
B.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
C.食盐的溶解度随温度升高而减小
D.用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液
答案D
解析用Ba(NO3)2会引入NO3-,应选择BaCl2,A错误;电解氯化钠溶液得到氯气、氢氧化钠和氢气,B错误;食盐的溶解度随温度升高略有增大,C错误;食盐水显中性,不使酚酞变色,碳酸钠溶液显碱性,可使酚酞溶液变红色,D正确。
5.海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂后蒸发结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
答案C
解析向苦卤中通入氯气可以置换出溴单质,通入氯气是为了提取溴,A正确;粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子等杂质,精制时通常在溶液中依次加入过量的氯化钡溶液、过量的氢氧化钠溶液和过量的碳酸钠溶液,过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性,再进行蒸发结晶等过程达到提纯的目的,B正确;工业上常选用生石灰或石灰乳作为沉淀剂,C错误;提取溴时一般用氯气置换出溴单质,由于Br2具有挥发性,用空气和水蒸气吹出溴单质,再用二氧化硫将其还原吸收转化为溴化氢,达到富集的目的,D正确。
6.某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:
请根据以上流程,回答相关问题:
(1)操作①是 ;操作②是 ;操作⑤是 。(填操作名称)
(2)操作④需要的主要玻璃仪器除烧杯外,还需要 。
(3)加入足量的X、Y、Z是为了除去溶液中的杂质,它们依次是BaCl2溶液、KOH溶液和 溶液。
答案(1)萃取 分液 蒸发结晶(或蒸发)
(2)漏斗、玻璃棒 (3)K2CO3(或碳酸钾)
解析苦卤中加入的氧化剂应为氯气,通入氯气发生反应Cl2+2Br-2Cl-+Br2,溴易溶于CCl4,可用萃取、分液的方法分离。由于溴和CCl4的沸点不同,可用蒸馏的方法分离;要除去无色溶液中的Mg2+、SO42-,应分别加入过量的BaCl2、KOH、K2CO3,加入过量BaCl2可除去SO42-,加入过量KOH溶液可除去Mg2+,最后加入K2CO3可除去过量的BaCl2;溶液B是碳酸钾溶液,加入盐酸可以得到氯化钾溶液,蒸发结晶可以得到氯化钾的固体。(1)溴易溶于CCl4,用加入CCl4萃取、分液的方法分离出溴,操作①是萃取、操作②是分液、操作⑤是蒸发结晶。(2)操作④为过滤,需要的主要玻璃仪器除烧杯外,还需要漏斗和玻璃棒。(3)除去溶液中的Mg2+、SO42-,应分别加入过量的BaCl2、KOH、K2CO3,加入过量BaCl2可除去SO42-,加入过量KOH溶液可除去Mg2+,最后加入K2CO3(或碳酸钾)可除去过量的BaCl2。
等级考提升练
7.向NaBr、NaI混合液中通入一定量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到固体剩余物质的组成不可能是( )
A.NaCl NaBr NaIB.NaCl NaBr
C.NaCl NaID.NaCl
答案C
解析还原性Br-8.某课外小组在实验室模拟工业上从浓缩海水中提取溴的工艺流程,设计以下装置进行实验(所有橡胶制品均已被保护,夹持装置已略去)。下列说法错误的是( )
A.装置中通入的a气体是Cl2
B.实验时,应在A装置中先通入a气体,一段时间后改通入热空气
C.B装置中通入a气体前发生的反应为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr
D.C装置的作用只是吸收多余的二氧化硫气体
答案D
解析装置中通入的a气体是Cl2,目的是氧化A中溴离子,A正确;实验时,应在A装置中先通入a气体,一段时间后改通入热空气,用热空气将溴单质吹出,B正确;B装置中通入a气体前发生的反应为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,C正确;C装置的作用为吸收尾气中的溴蒸气、氯气、二氧化硫等,D错误。
9.从含Br-的废水中提取Br2的过程,包括过滤、氧化、正十二烷萃取及蒸馏等步骤。已知:
下列说法正确的是( )
A.用甲装置过滤时,需不断搅拌
B.用乙装置将Br-氧化为Br2
C.丙装置中用正十二烷而不用CCl4,是因为其密度小
D.可用装置丁进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
答案B
解析搅拌易捣破滤纸,过滤时不能搅拌,A项错误;氯气可氧化溴离子,用乙装置可将Br-氧化为Br2,B项正确;CCl4与溴的沸点相差不大,应选沸点差异较大的正十二烷萃取,以便于萃取后的蒸馏分离,C项错误;溴的沸点低先被蒸馏出来,D项错误。
10.海水中含有80多种元素,具有巨大的开发潜力。
Ⅰ.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法等。下图所示为海水蒸馏原理示意图,请回答下列问题:
(1)冷却水的出水口是 (填“a”或“b”)。
(2)碎瓷片的作用是 。
Ⅱ.目前,从海水中提取的溴占世界溴年产量的三分之一左右,空气吹出法是工业大规模海水提溴的常用方法。其中一种工艺流程为:
①海水浓缩,酸化;
②通入Cl2,使Br-转化为Br2;
③通入空气、水蒸气,将Br2吹入吸收塔,与吸收剂SO2反应转化为HBr;
④通入Cl2,再经过一系列处理得到产品Br2。
请回答下列问题:
(1)步骤②③的目的是 (填“富集溴”或“萃取溴”)。
(2)在步骤③中,反应生成HBr的化学方程式为 。
(3)在步骤②中,若通入44.8 L Cl2(标准状况),理论上可得到Br2 g。
答案Ⅰ.(1)b (2)防止暴沸
Ⅱ.(1)富集溴 (2)SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr (3)320
解析Ⅰ.(1)蒸馏海水过程中,冷凝管的进出水方向是“下进上出”,所以b是出水口。(2)在加热海水的过程中加入碎瓷片是为防止暴沸。
Ⅱ.(1)从海水中提取溴,是将溴离子转化为溴单质吹出再被SO2吸收,所以②③步操作的目的是富集溴。(2)溴、水蒸气、二氧化硫反应生成溴化氢和硫酸,化学方程式为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr。(3)第②步的反应是2Br-+Cl2Br2+2Cl-,标准状况下44.8 L Cl2发生反应,可生成2 ml Br2,质量320 g。
11.钠和钠的化合物有许多重要的用途。
(1)碳酸钠可用于从海水中提取溴,涉及的反应如下:3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是 。
(2)粗盐含有少量杂质(主要为CaCl2、MgCl2、Na2SO4等)。用粗盐制取“化学纯”级的NaCl,步骤为①溶解 ②加过量a ③加过量NaOH
④加过量b ⑤过滤 ⑥加适量盐酸 ⑦蒸发结晶,最后得到“化学纯”级的NaCl固体。试剂a、b分别是 (填序号)。
A.Na2CO3、BaCl2B.BaCl2、Na2CO3
C.BaCl2、Na2SO4
(3)如果需要0.3 ml·L-1的NaOH溶液450 mL,配制时需要称量NaOH固体 g,在该溶液的配制过程中,用到的玻璃仪器: 、胶头滴管、烧杯、玻璃棒。如果在定容时仰视,所配结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案(1)1∶5 (2)B
(3)6.0 500 mL容量瓶 偏小
解析(1)在反应3Br2+6NaOH5NaBr+NaBrO3+3H2O中,溴元素的化合价由Br2单质中的0价分别变为NaBr中-1价和NaBrO3中的+5价,溴单质既是氧化剂又是还原剂,氧化产物是溴酸钠,还原产物是溴化钠,根据电子得失数目相等,可知还原剂和氧化剂物质的量之比为1∶5。(2)粗盐含有少量杂质(主要为CaCl2、MgCl2、Na2SO4等),用粗盐制取“化学纯”级的NaCl,步骤为溶解、加过量氯化钡溶液除去杂质硫酸钠、加过量NaOH溶液除去氯化镁杂质、加过量碳酸钠溶液除去杂质氯化钙及加入的过量氯化钡溶液,将形成的沉淀过滤除去,再加适量盐酸除去过量的氢氧化钠和碳酸钠,最后蒸发、结晶,就可得到“化学纯”级的NaCl固体,因此试剂a、b分别是BaCl2、Na2CO3。(3)准确配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液需要使用容量瓶,由于实验室没有450 mL的容量瓶,根据选择仪器的标准“大而近”的原则,要使用500 mL的容量瓶。则配制0.3 ml·L-1的NaOH溶液500 mL,需要称量NaOH固体的物质的量为n(NaOH)=c·V=0.3 ml·L-1×0.5 L=0.15 ml,其质量为m(NaOH)=0.15 ml×40 g·ml-1=6.0 g。如果在定容时仰视,则溶液的体积偏大,根据c=nV可知所配溶液的浓度偏小。
12.某学生在实验室中模拟海水提取溴的实验步骤为:
取25 L除去悬浮杂质后的海水,浓缩至2 L,向其中通入足量氯气。
(1)氧化步骤中生成Br2的离子方程式为 。
(2)将吹出的Br2(g)用纯碱溶液全部吸收,发生反应:3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO2↑,产生的CO2通入足量澄清石灰水中,得到1 g白色沉淀。计算海水中溴的浓度为 g·L-1。
(3)实验室中若用CCl4提取少量的溴:向溴水中加入CCl4振荡、静置……得溴的四氯化碳溶液,该分离提纯溴的方法叫 ;用到的主要仪器为 。
答案(1)Cl2+2Br-2Cl-+Br2
(2)0.064 (3)萃取、分液 分液漏斗
解析(1)氯气可氧化溴离子:Cl2+2Br-2Cl-+Br2。(2)根据各步反应,可确定如下关系:Br2~CO2~CaCO3,根据CaCO3的质量可求出原25 L海水中Br-的质量为160 g·ml-1×1 g100 g·ml-1=1.6 g,则海水中溴的浓度为1.6 g25 L=0.064 g·L-1。(3)溴易溶于四氯化碳,为萃取、分液操作,可用分液漏斗进行分离。
13.下图是中学化学常用于混合物分离和提纯的装置,请根据装置回答问题:
(1)从氯化钾溶液中得到氯化钾固体,选择装置 (填代表装置图的字母,下同)。
(2)A装置中插有温度计的玻璃仪器名称为 。
(3)从碘水中分离出I2的装置为 ,分离方法的名称为 、 。
(4)装置B在分液时为使液体顺利滴下,除打开活塞外,还应进行的具体操作是 。
(5)取少量海水在实验室中进行如下流程的实验:
海水粗盐粗盐水精盐水氯化钠晶体
粗盐中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,需要提纯后才能综合利用。粗盐水精制的步骤有:①加入过量的Na2CO3溶液 ②加入过量的BaCl2溶液 ③加入过量的NaOH溶液 ④用适量盐酸调节溶液的pH等于7 ⑤过滤,正确的操作顺序是 (填选项序号)。
a.⑤③①②④b.⑤①②③④
c.⑤②①③④d.③②①⑤④
(6)粗盐提纯实验中,每步所加试剂均需过量,如何判断除杂过程中所加BaCl2溶液是否过量?
。
答案(1)D (2)蒸馏烧瓶 (3)B 萃取 分液
(4)应先打开分液漏斗上部的塞子或者使分液漏斗塞子上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔
(5)d (6)取加入BaCl2溶液后的少许上层清液于试管中,滴入BaCl2溶液,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2溶液已过量
解析(1)蒸发可以实现易溶于水的固体和水的分离,从氯化钾溶液中得到氯化钾固体可用蒸发,答案为D。(2)A装置为蒸馏装置,插有温度计的玻璃仪器名称为蒸馏烧瓶。(3)碘微溶于水,碘易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂,且苯、四氯化碳与水互不相溶,可用萃取分液法从碘水中分离出I2,选择装置为B。(4)分液时为使液体顺利滴下,应使分液漏斗内压强与外界气压相等,具体操作为先将分液漏斗上部塞子拿下,再打开旋塞放出液体或者使分液漏斗塞子上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔后再打开旋塞放出液体。(5)粗盐提纯实验中每步所加试剂均需过量,除去粗盐水中的可溶性杂质Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时,可先加入过量NaOH溶液去除镁离子和铁离子;再加入过量BaCl2溶液除去硫酸根离子;然后加入过量Na2CO3溶液除去钙离子和过量的钡离子,碳酸钠必须在氯化钡溶液之后加入,氢氧化钠溶液和氯化钡溶液可以颠倒加入顺序,然后过滤,最后用适量盐酸调节溶液的pH等于7,蒸发即可,所以其顺序是③②①⑤④或②③①⑤④或②①③⑤④,答案为d。(6)判断加入BaCl2溶液已过量的方法是:在加入BaCl2溶液后的上层清液中,再滴入BaCl2溶液,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2已过量。
新情境创新练
14.某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤见下图。
请回答下列问题:
(1)步骤①和②的操作名称是 。
(2)步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是 ;步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是为了 ,当蒸发皿中有较多量固体出现时,应停止加热,用余热使水分蒸干。
(3)猜想和验证:
答案(1)过滤
(2)滴加盐酸至无气泡产生 防止液滴飞溅
(3)滴加盐酸,有气泡放出;小烧杯壁上的澄清石灰水变浑浊 稀盐酸(或稀硝酸) 猜想Ⅱ不成立 滴入BaCl2溶液和稀盐酸 有白色沉淀生成且沉淀不溶解
解析粗盐溶于水,然后过滤除去难溶性泥沙,得到滤液1;向滤液1中加入过量碳酸钠溶液,搅拌,然后过滤除去难溶性固体A,得到滤液2;向滤液2中加入适量稀盐酸,过量碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠,蒸发氯化钠溶液得到氯化钠晶体。(1)步骤①和②都是将不溶性固体和液体分离,操作名称都是过滤。(2)盐酸与过量碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,滴加盐酸至无气泡产生,说明碳酸钠反应完全。加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,以防止局部过热,造成液滴飞溅。(3)猜想Ⅰ:碳酸盐能和稀盐酸反应生成二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,所以可以用澄清石灰水检验二氧化碳,如果滴加盐酸有气泡放出且小烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊,则说明猜想Ⅰ成立。猜想Ⅱ:碳酸根离子可以用稀盐酸或稀硝酸检验,所以滴加的试剂是稀盐酸或稀硝酸;钡离子可以用可溶性的硫酸盐检验,如果加盐酸(或硝酸)后有气泡冒出说明含有碳酸根离子;如果加Na2SO4溶液后不产生白色沉淀,说明不含钡离子,则猜想Ⅱ不成立。猜想Ⅲ要确定硫酸钠的存在,固体溶于水滴入BaCl2溶液和稀盐酸,观察到有白色沉淀生成且沉淀不溶解,则猜想Ⅲ成立。
物质
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.119
1.595
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
在水中溶解性
微溶
难溶
难溶
物质
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.119
1.595
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
猜想
验证的方法
现象
结论
猜想Ⅰ:固体A中含CaCO3、MgCO3
取少量固体A于试管中,滴加稀盐酸,并用涂有澄清石灰水的小烧杯罩于试管口
猜想Ⅰ成立
猜想Ⅱ:固体A中含BaCO3
取少量固体A于试管中,先滴入 ,再滴入Na2SO4溶液
有气泡放出;无白色沉淀
猜想Ⅲ:最后制得的NaCl晶体中还含有Na2SO4
取少量NaCl晶体溶于试管中的蒸馏水,
猜想Ⅲ成立
课后篇素养形成
合格考达标练
1.通过海水晒盐可得粗盐,粗盐除NaCl外,还含有MgCl2、CaCl2、Na2SO4以及泥沙等杂质,粗盐精制的一种实验流程如下。下列说法不正确的是( )
A.在第①步中使用玻璃棒搅拌可加速粗盐溶解
B.第⑤步操作是过滤
C.在第②③④⑥步通过加入化学试剂除杂,加入试剂顺序可以为NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→稀盐酸
D.除去Mg2+的离子方程式为Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
答案C
解析第①步中用玻璃棒搅拌,可以加速固体溶解,A正确;第⑤步操作是为了将沉淀与滤液分离,所以采用过滤操作,B正确;碳酸钠溶液要在氯化钡溶液之后加入,因为加Na2CO3的作用是除去Ca2+和过量的Ba2+,C错误;镁离子用氢氧根离子沉淀,离子方程式为Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,D正确。
2.从某含Br-的废水中提取Br2的过程包括:过滤、氧化、萃取(需选择合适萃取剂)及蒸馏等步骤。
已知:Br2极易溶于四氯化碳和正十二烷
下列说法不正确的是( )
A.甲装置中Br-发生的反应为2Br-+Cl2Br2+2Cl-
B.甲装置中NaOH溶液每吸收1 ml Cl2,转移1 ml e-
C.用乙装置进行萃取,溶解Br2的有机层一定在下层
D.用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2
答案C
解析氯气的氧化性强于溴,甲装置中Br-发生的反应为2Br-+Cl2Br2+2Cl-,A正确;根据Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O可知,甲装置中NaOH溶液每吸收1 ml Cl2,转移1 ml e-,B正确;如果用正十二烷进行萃取溴,由于正十二烷密度小于水,所以溶解Br2的有机层在上层,C错误;根据表中数据可知溴的沸点最低,所以用丙装置进行蒸馏,先收集到的是Br2,D正确。
3.为了除去氯化钾中的少量硫酸镁和氯化钙杂质,需进行下列六项操作,先后次序正确的是( )
①加水溶解 ②加热蒸发得到晶体 ③加入过量的氯化钡溶液 ④加入适量的盐酸 ⑤加入过量碳酸钾和氢氧化钾 ⑥过滤
A.①④③⑤⑥②
B.①⑤③④⑥②
C.①③④⑥⑤②
D.①③⑤⑥④②
答案D
解析碳酸钾必须在氯化钡溶液之后加入,这样才能除去过量的氯化钡;加入盐酸必须在过滤之后,以防止部分沉淀在加盐酸时又溶解。
4.矿盐主要成分是NaCl,还含有SO42-等其他可溶性杂质的离子。下列有关说法正确的是( )
A.由矿盐获得精制食盐,除去SO42-最合适的试剂是Ba(NO3)2
B.工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气
C.食盐的溶解度随温度升高而减小
D.用酚酞溶液可鉴别饱和食盐水和饱和纯碱溶液
答案D
解析用Ba(NO3)2会引入NO3-,应选择BaCl2,A错误;电解氯化钠溶液得到氯气、氢氧化钠和氢气,B错误;食盐的溶解度随温度升高略有增大,C错误;食盐水显中性,不使酚酞变色,碳酸钠溶液显碱性,可使酚酞溶液变红色,D正确。
5.海水开发利用的部分过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂后蒸发结晶等过程提纯
C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
答案C
解析向苦卤中通入氯气可以置换出溴单质,通入氯气是为了提取溴,A正确;粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子等杂质,精制时通常在溶液中依次加入过量的氯化钡溶液、过量的氢氧化钠溶液和过量的碳酸钠溶液,过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性,再进行蒸发结晶等过程达到提纯的目的,B正确;工业上常选用生石灰或石灰乳作为沉淀剂,C错误;提取溴时一般用氯气置换出溴单质,由于Br2具有挥发性,用空气和水蒸气吹出溴单质,再用二氧化硫将其还原吸收转化为溴化氢,达到富集的目的,D正确。
6.某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K+、Mg2+、Br-、SO42-、Cl-等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴(Br2),他们设计了如下流程:
请根据以上流程,回答相关问题:
(1)操作①是 ;操作②是 ;操作⑤是 。(填操作名称)
(2)操作④需要的主要玻璃仪器除烧杯外,还需要 。
(3)加入足量的X、Y、Z是为了除去溶液中的杂质,它们依次是BaCl2溶液、KOH溶液和 溶液。
答案(1)萃取 分液 蒸发结晶(或蒸发)
(2)漏斗、玻璃棒 (3)K2CO3(或碳酸钾)
解析苦卤中加入的氧化剂应为氯气,通入氯气发生反应Cl2+2Br-2Cl-+Br2,溴易溶于CCl4,可用萃取、分液的方法分离。由于溴和CCl4的沸点不同,可用蒸馏的方法分离;要除去无色溶液中的Mg2+、SO42-,应分别加入过量的BaCl2、KOH、K2CO3,加入过量BaCl2可除去SO42-,加入过量KOH溶液可除去Mg2+,最后加入K2CO3可除去过量的BaCl2;溶液B是碳酸钾溶液,加入盐酸可以得到氯化钾溶液,蒸发结晶可以得到氯化钾的固体。(1)溴易溶于CCl4,用加入CCl4萃取、分液的方法分离出溴,操作①是萃取、操作②是分液、操作⑤是蒸发结晶。(2)操作④为过滤,需要的主要玻璃仪器除烧杯外,还需要漏斗和玻璃棒。(3)除去溶液中的Mg2+、SO42-,应分别加入过量的BaCl2、KOH、K2CO3,加入过量BaCl2可除去SO42-,加入过量KOH溶液可除去Mg2+,最后加入K2CO3(或碳酸钾)可除去过量的BaCl2。
等级考提升练
7.向NaBr、NaI混合液中通入一定量氯气后,将溶液蒸干并充分灼烧,得到固体剩余物质的组成不可能是( )
A.NaCl NaBr NaIB.NaCl NaBr
C.NaCl NaID.NaCl
答案C
解析还原性Br-
A.装置中通入的a气体是Cl2
B.实验时,应在A装置中先通入a气体,一段时间后改通入热空气
C.B装置中通入a气体前发生的反应为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr
D.C装置的作用只是吸收多余的二氧化硫气体
答案D
解析装置中通入的a气体是Cl2,目的是氧化A中溴离子,A正确;实验时,应在A装置中先通入a气体,一段时间后改通入热空气,用热空气将溴单质吹出,B正确;B装置中通入a气体前发生的反应为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr,C正确;C装置的作用为吸收尾气中的溴蒸气、氯气、二氧化硫等,D错误。
9.从含Br-的废水中提取Br2的过程,包括过滤、氧化、正十二烷萃取及蒸馏等步骤。已知:
下列说法正确的是( )
A.用甲装置过滤时,需不断搅拌
B.用乙装置将Br-氧化为Br2
C.丙装置中用正十二烷而不用CCl4,是因为其密度小
D.可用装置丁进行蒸馏,先收集正十二烷再收集Br2
答案B
解析搅拌易捣破滤纸,过滤时不能搅拌,A项错误;氯气可氧化溴离子,用乙装置可将Br-氧化为Br2,B项正确;CCl4与溴的沸点相差不大,应选沸点差异较大的正十二烷萃取,以便于萃取后的蒸馏分离,C项错误;溴的沸点低先被蒸馏出来,D项错误。
10.海水中含有80多种元素,具有巨大的开发潜力。
Ⅰ.海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法等。下图所示为海水蒸馏原理示意图,请回答下列问题:
(1)冷却水的出水口是 (填“a”或“b”)。
(2)碎瓷片的作用是 。
Ⅱ.目前,从海水中提取的溴占世界溴年产量的三分之一左右,空气吹出法是工业大规模海水提溴的常用方法。其中一种工艺流程为:
①海水浓缩,酸化;
②通入Cl2,使Br-转化为Br2;
③通入空气、水蒸气,将Br2吹入吸收塔,与吸收剂SO2反应转化为HBr;
④通入Cl2,再经过一系列处理得到产品Br2。
请回答下列问题:
(1)步骤②③的目的是 (填“富集溴”或“萃取溴”)。
(2)在步骤③中,反应生成HBr的化学方程式为 。
(3)在步骤②中,若通入44.8 L Cl2(标准状况),理论上可得到Br2 g。
答案Ⅰ.(1)b (2)防止暴沸
Ⅱ.(1)富集溴 (2)SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr (3)320
解析Ⅰ.(1)蒸馏海水过程中,冷凝管的进出水方向是“下进上出”,所以b是出水口。(2)在加热海水的过程中加入碎瓷片是为防止暴沸。
Ⅱ.(1)从海水中提取溴,是将溴离子转化为溴单质吹出再被SO2吸收,所以②③步操作的目的是富集溴。(2)溴、水蒸气、二氧化硫反应生成溴化氢和硫酸,化学方程式为SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr。(3)第②步的反应是2Br-+Cl2Br2+2Cl-,标准状况下44.8 L Cl2发生反应,可生成2 ml Br2,质量320 g。
11.钠和钠的化合物有许多重要的用途。
(1)碳酸钠可用于从海水中提取溴,涉及的反应如下:3Br2+6Na2CO3+3H2O5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比是 。
(2)粗盐含有少量杂质(主要为CaCl2、MgCl2、Na2SO4等)。用粗盐制取“化学纯”级的NaCl,步骤为①溶解 ②加过量a ③加过量NaOH
④加过量b ⑤过滤 ⑥加适量盐酸 ⑦蒸发结晶,最后得到“化学纯”级的NaCl固体。试剂a、b分别是 (填序号)。
A.Na2CO3、BaCl2B.BaCl2、Na2CO3
C.BaCl2、Na2SO4
(3)如果需要0.3 ml·L-1的NaOH溶液450 mL,配制时需要称量NaOH固体 g,在该溶液的配制过程中,用到的玻璃仪器: 、胶头滴管、烧杯、玻璃棒。如果在定容时仰视,所配结果将 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案(1)1∶5 (2)B
(3)6.0 500 mL容量瓶 偏小
解析(1)在反应3Br2+6NaOH5NaBr+NaBrO3+3H2O中,溴元素的化合价由Br2单质中的0价分别变为NaBr中-1价和NaBrO3中的+5价,溴单质既是氧化剂又是还原剂,氧化产物是溴酸钠,还原产物是溴化钠,根据电子得失数目相等,可知还原剂和氧化剂物质的量之比为1∶5。(2)粗盐含有少量杂质(主要为CaCl2、MgCl2、Na2SO4等),用粗盐制取“化学纯”级的NaCl,步骤为溶解、加过量氯化钡溶液除去杂质硫酸钠、加过量NaOH溶液除去氯化镁杂质、加过量碳酸钠溶液除去杂质氯化钙及加入的过量氯化钡溶液,将形成的沉淀过滤除去,再加适量盐酸除去过量的氢氧化钠和碳酸钠,最后蒸发、结晶,就可得到“化学纯”级的NaCl固体,因此试剂a、b分别是BaCl2、Na2CO3。(3)准确配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液需要使用容量瓶,由于实验室没有450 mL的容量瓶,根据选择仪器的标准“大而近”的原则,要使用500 mL的容量瓶。则配制0.3 ml·L-1的NaOH溶液500 mL,需要称量NaOH固体的物质的量为n(NaOH)=c·V=0.3 ml·L-1×0.5 L=0.15 ml,其质量为m(NaOH)=0.15 ml×40 g·ml-1=6.0 g。如果在定容时仰视,则溶液的体积偏大,根据c=nV可知所配溶液的浓度偏小。
12.某学生在实验室中模拟海水提取溴的实验步骤为:
取25 L除去悬浮杂质后的海水,浓缩至2 L,向其中通入足量氯气。
(1)氧化步骤中生成Br2的离子方程式为 。
(2)将吹出的Br2(g)用纯碱溶液全部吸收,发生反应:3Br2+3Na2CO35NaBr+NaBrO3+3CO2↑,产生的CO2通入足量澄清石灰水中,得到1 g白色沉淀。计算海水中溴的浓度为 g·L-1。
(3)实验室中若用CCl4提取少量的溴:向溴水中加入CCl4振荡、静置……得溴的四氯化碳溶液,该分离提纯溴的方法叫 ;用到的主要仪器为 。
答案(1)Cl2+2Br-2Cl-+Br2
(2)0.064 (3)萃取、分液 分液漏斗
解析(1)氯气可氧化溴离子:Cl2+2Br-2Cl-+Br2。(2)根据各步反应,可确定如下关系:Br2~CO2~CaCO3,根据CaCO3的质量可求出原25 L海水中Br-的质量为160 g·ml-1×1 g100 g·ml-1=1.6 g,则海水中溴的浓度为1.6 g25 L=0.064 g·L-1。(3)溴易溶于四氯化碳,为萃取、分液操作,可用分液漏斗进行分离。
13.下图是中学化学常用于混合物分离和提纯的装置,请根据装置回答问题:
(1)从氯化钾溶液中得到氯化钾固体,选择装置 (填代表装置图的字母,下同)。
(2)A装置中插有温度计的玻璃仪器名称为 。
(3)从碘水中分离出I2的装置为 ,分离方法的名称为 、 。
(4)装置B在分液时为使液体顺利滴下,除打开活塞外,还应进行的具体操作是 。
(5)取少量海水在实验室中进行如下流程的实验:
海水粗盐粗盐水精盐水氯化钠晶体
粗盐中含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,需要提纯后才能综合利用。粗盐水精制的步骤有:①加入过量的Na2CO3溶液 ②加入过量的BaCl2溶液 ③加入过量的NaOH溶液 ④用适量盐酸调节溶液的pH等于7 ⑤过滤,正确的操作顺序是 (填选项序号)。
a.⑤③①②④b.⑤①②③④
c.⑤②①③④d.③②①⑤④
(6)粗盐提纯实验中,每步所加试剂均需过量,如何判断除杂过程中所加BaCl2溶液是否过量?
。
答案(1)D (2)蒸馏烧瓶 (3)B 萃取 分液
(4)应先打开分液漏斗上部的塞子或者使分液漏斗塞子上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔
(5)d (6)取加入BaCl2溶液后的少许上层清液于试管中,滴入BaCl2溶液,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2溶液已过量
解析(1)蒸发可以实现易溶于水的固体和水的分离,从氯化钾溶液中得到氯化钾固体可用蒸发,答案为D。(2)A装置为蒸馏装置,插有温度计的玻璃仪器名称为蒸馏烧瓶。(3)碘微溶于水,碘易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂,且苯、四氯化碳与水互不相溶,可用萃取分液法从碘水中分离出I2,选择装置为B。(4)分液时为使液体顺利滴下,应使分液漏斗内压强与外界气压相等,具体操作为先将分液漏斗上部塞子拿下,再打开旋塞放出液体或者使分液漏斗塞子上的凹槽对准分液漏斗口上的小孔后再打开旋塞放出液体。(5)粗盐提纯实验中每步所加试剂均需过量,除去粗盐水中的可溶性杂质Mg2+、Ca2+、Fe3+、SO42-时,可先加入过量NaOH溶液去除镁离子和铁离子;再加入过量BaCl2溶液除去硫酸根离子;然后加入过量Na2CO3溶液除去钙离子和过量的钡离子,碳酸钠必须在氯化钡溶液之后加入,氢氧化钠溶液和氯化钡溶液可以颠倒加入顺序,然后过滤,最后用适量盐酸调节溶液的pH等于7,蒸发即可,所以其顺序是③②①⑤④或②③①⑤④或②①③⑤④,答案为d。(6)判断加入BaCl2溶液已过量的方法是:在加入BaCl2溶液后的上层清液中,再滴入BaCl2溶液,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2已过量。
新情境创新练
14.某同学用某种粗盐进行提纯实验,步骤见下图。
请回答下列问题:
(1)步骤①和②的操作名称是 。
(2)步骤③判断加入盐酸“适量”的方法是 ;步骤④加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,这是为了 ,当蒸发皿中有较多量固体出现时,应停止加热,用余热使水分蒸干。
(3)猜想和验证:
答案(1)过滤
(2)滴加盐酸至无气泡产生 防止液滴飞溅
(3)滴加盐酸,有气泡放出;小烧杯壁上的澄清石灰水变浑浊 稀盐酸(或稀硝酸) 猜想Ⅱ不成立 滴入BaCl2溶液和稀盐酸 有白色沉淀生成且沉淀不溶解
解析粗盐溶于水,然后过滤除去难溶性泥沙,得到滤液1;向滤液1中加入过量碳酸钠溶液,搅拌,然后过滤除去难溶性固体A,得到滤液2;向滤液2中加入适量稀盐酸,过量碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠,蒸发氯化钠溶液得到氯化钠晶体。(1)步骤①和②都是将不溶性固体和液体分离,操作名称都是过滤。(2)盐酸与过量碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,滴加盐酸至无气泡产生,说明碳酸钠反应完全。加热蒸发时要用玻璃棒不断搅拌,以防止局部过热,造成液滴飞溅。(3)猜想Ⅰ:碳酸盐能和稀盐酸反应生成二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,所以可以用澄清石灰水检验二氧化碳,如果滴加盐酸有气泡放出且小烧杯内壁的澄清石灰水变浑浊,则说明猜想Ⅰ成立。猜想Ⅱ:碳酸根离子可以用稀盐酸或稀硝酸检验,所以滴加的试剂是稀盐酸或稀硝酸;钡离子可以用可溶性的硫酸盐检验,如果加盐酸(或硝酸)后有气泡冒出说明含有碳酸根离子;如果加Na2SO4溶液后不产生白色沉淀,说明不含钡离子,则猜想Ⅱ不成立。猜想Ⅲ要确定硫酸钠的存在,固体溶于水滴入BaCl2溶液和稀盐酸,观察到有白色沉淀生成且沉淀不溶解,则猜想Ⅲ成立。
物质
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.119
1.595
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
在水中溶解性
微溶
难溶
难溶
物质
Br2
CCl4
正十二烷
密度/(g·cm-3)
3.119
1.595
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
猜想
验证的方法
现象
结论
猜想Ⅰ:固体A中含CaCO3、MgCO3
取少量固体A于试管中,滴加稀盐酸,并用涂有澄清石灰水的小烧杯罩于试管口
猜想Ⅰ成立
猜想Ⅱ:固体A中含BaCO3
取少量固体A于试管中,先滴入 ,再滴入Na2SO4溶液
有气泡放出;无白色沉淀
猜想Ⅲ:最后制得的NaCl晶体中还含有Na2SO4
取少量NaCl晶体溶于试管中的蒸馏水,
猜想Ⅲ成立
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