Question

【題目】某研究小組利用海水提取粗鹽后得到的苦鹵（含Mg2＋、Ca2+、Br-等離子的溶液）提取Br2并制備含鎂化合物。部分工藝流程設計如下：

回答下列問題：

（1）步驟I中用硫酸酸化可抑制氯氣與水的反應，原因是____（結合離子方程式回答）。

（2）工業上常用Na2CO3法或SO2法實現含Br2混合氣到液溴的轉化，流程如下：

Na2CO3法：

SO2法：

① Na2CO3法中步驟Ⅲ的反應有氣體生成，離子方程式為______。步驟V中蒸餾時蒸氣出口溫度通常控制在65-75℃，若溫度過低，溴蒸出不充分；若溫度過高，則會導致液溴中混有較多的____________。

② SO2法對比Na2CO3法的缺點是__________（答出一條即可）。

（3）提溴后所得含Mg2+、Ca2+的溶液可設計如下流程制各堿式碳酸鎂[Mg5（OH)2（CO3)4·4H2O]和無水氯化鎂：

① 步驟Ⅷ的化學方程式為_________。

② 若步驟X中生成的CO與CO2物質的量之比為3:1，寫出反應的化學方程式__________。

③25℃，步驟Ⅵ生成Mg（OH)2沉淀后，若溶液中殘留的Mg2＋濃度為l.8×10-6mol/L 。則溶液的pH為________；此pH下，欲使Mg（OH)2沉淀中不含Ca（OH)2，則溶液中c（Ca2+)不能大于____（已知：25℃時，Ksp[Mg（OH)2]=1.8×10-11，Ksp[Ca（OH)2]=5.5×10-6)

Answer 1

【答案】 溶液c(H+)增大，Cl2+H2OH++Cl-+HClO的平衡逆移，從而抑制氯氣與水的反應 3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑ 水 SO2和Cl2有毒，可能導致環境污染 5Mg(HCO3)2Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O↓+6CO2↑ 5MgO+5Cl2+4C5MgCl2+3CO+CO2 11.5 0.55mol/L

【解析】(1)因Cl2+H2OH++Cl-+HClO，當溶液c(H+)增大，平衡逆移，從而抑制氯氣與水的反應，故步驟I中用硫酸酸化時大致抑制氯氣與水的反應的目的；

(2)①用Na2CO3溶液吸收含Br2的混合氣體，生成Br-、BrO3-的同時，反應有CO2氣體生成，根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒得此反應的離子方程式為3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑；溴易揮發，含溴的水溶液中通蒸氣可促進溴蒸發，但溫度過高，水也易蒸發出，導致液溴中仍混有一定量的水；

②對比Na2CO3法 ，SO2法使用的SO2和Cl2有毒，可能導致環境污染；

(3)① 步驟Ⅷ將Mg(HCO3)2溶液加熱得到堿式碳酸鎂[Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O]，結合原子守恒，發生反應的化學方程式為5Mg(HCO3)2Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O↓+6CO2↑；

② 步驟X高溫加熱MgO、Cl2及C的混合物，生成的CO與CO2物質的量之比為3:1，同時得到MgCl2，反應中氯氣是氧化劑，碳是還原劑，根據電子守恒及原子守恒可得此反應的化學方程式5MgO+5Cl2+4C5MgCl2+3CO+CO2 ；

③已知：25℃時，Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2＋)×c2(OH-)=1.8×10-11，則c(OH-)=mol/L=1×10-2.5mol/L，此時溶液的pH為14-2.5=11.5；Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2＋)×c2(OH-)=5.5×10-6，c(Ca2＋)= = 0.55mol/L。