课时规范练11 海水中的元素
基础巩固1.下列叙述中正确的是( )
A.液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加少量水进行水封
B.能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色的物质一定是Cl2
C.某溶液中加入CCl4,CCl4层显紫色,证明原溶液中存在I-
D.向某溶液加入BaCl2溶液,产生不溶于稀硝酸的白色沉淀,该溶液一定含有Ag+
2.从淡化海水中提取溴的流程如下:
淡化海水低浓度Br2含Br-等的溶液Br2的浓溶液液溴
下列有关说法不正确的是( )
A.X试剂可用Na2SO3饱和溶液
B.步骤Ⅲ的离子反应:2Br-+Cl2
2Cl-+Br2
C.工业上每获得1molBr2,需要消耗Cl.8L
D.步骤Ⅳ包含萃取、分液和蒸馏
3.某工厂用提取粗盐后的盐卤(主要成分为MgCl2)制备金属镁,其工艺流程如下。
盐卤Mg(OH)2MgCl2溶液MgCl2·6H2OMgCl2Mg
下列说法错误的是( )
A.在实验室实施操作①需要的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒
B.Mg(OH)2
MgCl2的离子方程式为Mg(OH)2+2H+
Mg2++2H2O
C.操作②是将MgCl2溶液蒸干
D.操作④阴极和阳极产物的质量比是24∶71
4.从海带中提取碘单质的工艺流程如下。下列关于海水制碘的说法,不正确的是( )
干海带海带灰、悬浊液滤液、碘水、I2的CCl4溶液、I2
A.实验室在蒸发皿中灼烧干海带,并且用玻璃棒搅拌
B.含I-的滤液中加入稀硫酸和双氧水后,碘元素发生氧化反应
C.在碘水中加入几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
D.碘水加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
5.卤水中含有丰富的镁离子,可制取多种含镁产品。请回答下列问题:
(1)向卤水中加入石灰乳[Ca(OH)2]可制取Mg(OH)2,其离子方程式是 。
(2)Mg(OH)2可用来制取MgO,进而制取金属镁。
①灼烧Mg(OH)2得到MgO的化学方程式是 。
②℃时,真空条件下用硅铁(硅的质量分数为95%~99%)将MgO还原为镁蒸气(铁不参与反应),用化学方程式表示其反应原理: 。
(3)Mg(OH)2也可用来制取无水MgCl2。
①从MgCl2溶液得到MgCl2·6H2O的操作是 。
②MgCl2·6H2O与SOCl2混合后加热,可获得无水MgCl2(已知SOCl2与水接触时迅速形成白雾,生成SO2)。则得到无水MgCl2的化学方程式为 。
6.(双选)(湖南衡阳第八中学月考)实验室模拟工业漂白液(有效成分为NaClO)脱除废水中氨氮(NH3或N)的流程如下:
粗盐水、精制盐水、Cl2、漂白液、氮气、NaCl
下列分析正确的是( )
A.①中采用蒸馏的方法精制粗盐水
B.②中阳极的主要电极反应:4OH--4e-
C.③中制备漂白液的反应:Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O
D.②③④中均发生了氧化还原反应
7.(山东实验中学诊断)某混合溶液中含有NaI、NaBr、Na2SO3三种溶质,其物质的量均为1mol,向混合溶液中通入一定量的氯气。下列说法正确的是( )
A.将溶液蒸干最多可以得到4molNaCl
B.将溶液蒸干并灼烧,得到的固体可能是NaCl、NaBr、Na2SO4
C.向溶液中滴加KI淀粉溶液,溶液变蓝,则氯气一定过量
D.若通入氯气的体积为11.2L(标准状况),反应的离子方程式为2I-+Cl2
I2+2Cl-
8.向含S、Fe2+、Br-、I-各0.1mol的溶液中通入标准状况下的Cl2,通入Cl2的体积和溶液中相关离子的物质的量的关系图正确的是( )
9.(福建师大第二附中期中)工业上用粗盐(含Ca2+、Mg2+、S等杂质)为主要原料采用“侯氏制碱法”生产纯碱和NH4Cl,工艺流程如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.对粗盐溶液除杂可依次加入NaOH、Na2CO3、BaCl2,再加入盐酸调节溶液的pH
B.饱和食盐水中先通入的气体为CO2
C.流程图中的系列操作中一定需要玻璃棒
D.如上图所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性
10.(江西第一次大联考)随着工农业的发展,NH4Cl的价格低迷、需求降低导致利用“侯氏制碱法”生产的碱厂出现亏损。“新联合制碱法”应运而生,流程如下:
(1)写出气体X的结构式: 。
(2)上述工艺流程中参与循环使用的气体有 、 。
(3)所得产品Na2CO3中不会含有NH4Cl,原因是 (用化学方程式表示)。
(4)过程Ⅲ以MgO为催化剂进行转化,示意图如下:
①步骤ⅱ实际上要经过加热和高温两步反应,“加热”步骤制得HCl,“高温”步骤得到MgO,其化学方程式分别为 、 。
②过程Ⅲ分两步得到NH3和HCl,比一步得到NH3和HCl的好处是 。
11.(山东济南检测)已知氧化性:Cl2Br2,某化学兴趣小组为比较Cl2、Br2、Fe3+的氧化性强弱,设计了如下实验:
(1)①连接仪器:把玻璃导管插入橡胶塞的操作是 ,然后对准橡胶塞的孔稍稍用力转动,将其插入。
②检查完毕气密性后,实施下列操作:a.加热;b.加入MnO2;c.加入浓盐酸,先后顺序依次为 。
(2)整套实验装置存在一处明显不足,请指出: 。
用改正后的装置进行实验,实验过程如下:
(3)因忙于观察和记录,没有及时停止反应,D、E中均发生了新的变化:
D装置中:红色慢慢褪去。
E装置中:CCl4层先由无色变为橙色,后逐渐变成红色。
为探究上述实验现象的本质,小组同学查得资料如下:
ⅰ.(SCN)2的性质与卤素单质的类似。氧化性:Cl2(SCN)2。
ⅱ.Cl2和Br2反应生成BrCl,呈红色(略带黄色),沸点约为5℃,与水发生水解反应。
ⅲ.AgClO、AgBrO均可溶于水。
①请用平衡移动原理解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因: 。请设计简单实验证明上述解释: 。
②欲探究E装置中颜色变化的原因,设计实验如下:
用分液漏斗分离出E的下层溶液,蒸馏、收集红色物质,取少量,加入AgNO3溶液,结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合化学用语解释仅产生白色沉淀的原因: 。
拓展深化
12.碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:
(1)水合肼的制备
有关反应原理为CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOH
N2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①制取次氯酸钠和氢氧化钠混合液的连接顺序为 (按气流方向,用小写字母表示)。
若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-与Cl的物质的量之比为6∶1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的质量之比为 。
②取适量A中的混合液逐滴加入到定量的尿素溶液中制备水合肼,实验中滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快,理由是 。
(2)碘化钠的制备
采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
①“合成”过程中,反应温度不宜超过70℃,目的是 。
②在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物I,该过程的离子方程式为 。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是 。
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00g样品并溶解,在mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂;
c.用0.mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应的化学方程式为2Na2S2O3+I2
Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00mL。
①M为 (写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为 。
1.A 因为液溴易挥发,在试剂瓶中存放时应加少量水进行水封,A项正确;能把碘化钾氧化成碘单质的物质不一定是Cl2,B项不正确;某溶液中加入四氯化碳,四氯化碳层显紫色证明存在碘单质而不是I-,C项不正确;向某溶液中加入氯化钡溶液产生不溶于稀硝酸的白色沉淀可能是氯化银或硫酸钡,原溶液中可能存在Ag+、S或S,D项不正确。
2
.C根据反应Na2SO3+Br2+H2O
Na2SO4+2HBr可知,可用饱和Na2SO3溶液与Br2反应起到吸收Br2的作用,A正确;步骤Ⅲ利用Cl2的氧化性比Br2的强,Cl2可置换出Br2,B正确;反应Ⅰ和反应Ⅲ均使用到Cl2,故制取1molBr2消耗2mol氯气,但未标明氯气所处的温度和压强,不能计算Cl2的体积,C错误;从浓溴水中提取溴,可利用有机溶剂(如苯)萃取溴,然后分液得到溴的有机溶液,再经蒸馏可得纯净的溴,D正确。
3.C 操作①为过滤,A项正确;Mg(OH)2→MgCl2为中和反应,B项正确;由MgCl2溶液获得氯化镁晶体不能用直接加热蒸干的方法,因为加热促进Mg2+水解,生成的盐酸易挥发,导致水解彻底,蒸干后不能得到氯化镁晶体,应对热的MgCl2溶液降温结晶得到MgCl2·6H2O,C项错误;操作④为电解熔融的氯化镁,阳极得到Cl2,阴极得到金属Mg,阴极和阳极产物的质量比是24∶71,D项正确。
4.A 灼烧固体时应在坩埚中,A项不正确;酸性条件下,H2O2能将I-氧化为I2,B项正确;碘遇淀粉变蓝色,C正确;碘易溶于四氯化碳,可以用CCl4萃取碘水中的碘单质,D正确。
5
.答案(1)Mg2++Ca(OH)2
Mg(OH)2+Ca2+
(2)①Mg(OH)2
MgO+H2O②Si+2MgO
(3)①在氯化氢氛围中蒸发、结晶②6SOCl2+MgCl2·6H2O
解析(1)Mg2+与Ca(OH)2发生反应生成Mg(OH)2。
(2)①Mg(OH)2受热分解生成MgO和H2O。②℃时、真空条件下,Si将MgO还原为镁,同时生成SiO2。
(3)①MgCl2的溶解度随温度变化较小,且Mg2+易水解,故可使MgCl2溶液在氯化氢氛围中蒸发、结晶得到MgCl2·6H2O。②根据题中信息可知,SOCl2与MgCl2·6H2O反应生成SO2、HCl和MgCl2。
6
.CD①中采用蒸馏只能得到蒸馏水,得不到精制盐水,要得到精制盐水需要使用化学方法除去其中的杂质,A错误;阳极发生氧化反应,②中阳极的主要电极反应为2Cl-―2e-
Cl2↑,B错误;生成的氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠,③中制备漂白液的反应为Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O,C正确;②中电解氯化钠溶液生成氢气和氯气以及氢氧化钠、③中氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水、④中次氯酸钠与氨气反应生成氮气和氯化钠,均存在元素化合价的变化,发生了氧化还原反应,D正确。
7
.B反应后溶液中溶质为NaCl、Na2SO4、HCl,因此溶液蒸干后最多得到2molNaCl,故A错误;还原性:SI-Br-,当氯气把S、I-全部氧化时,再将溶液蒸干后得到的固体为NaCl、NaBr、Na2SO4,故B正确;还原性SI-Br-,当加入KI淀粉溶液,溶液变蓝,说明有I2产生,氯气不一定过量,故C错误;氯气先氧化Na2SO3,发生反应的化学方程式为Na2SO3+Cl2+H2O
Na2SO4+2HCl,通入标准状况下的Cl.2L时,消耗Na2SO3的物质的量为0.5mol,Na2SO3没有被完全氧化,因此I-没有被氧化,D错误。
8.C 题中四种离子与Cl2(标准状况下)反应的先后顺序依次是S(消耗2.24LCl2)、I-(消耗1.12LCl2)、Fe2+(消耗1.12LCl2)、Br-(消耗1.12LCl2),因此C选项正确。
9.C 除去粗盐中的钙离子、镁离子、硫酸根离子及泥沙,可以加过量的氯化钡除去硫酸根离子,然后用碳酸钠除去钙离子和过量的钡离子,再加氢氧化钠除去镁离子,盐酸要放在最后加入,来除去过量的碳酸钠和氢氧化钠,A错误;二氧化碳在水中溶解度较小,氨气溶解度较大,故应先通入氨气,在碱性溶液中再通入二氧化碳,二氧化碳的溶解度增大,可以达到实验目的,B错误;从溶液中得到固体,需要加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作,这些过程中需要玻璃棒搅拌、引流等,C正确;碳酸钠加热不易分解,碳酸氢钠加热容易分解,故小试管中盛放碳酸氢钠,大试管盛放碳酸钠,碳酸氢钠间接加热能分解,碳酸钠直接加热不分解,才能证明两者的稳定性,题给装置中两种物质放反了,D错误。
10
.答案(1)O
C
O(2)CO2NH3(3)NH4Cl
NH3↑+HCl↑(4)①MgCl2+2H2O
Mg(OH)2↓+2HCl↑Mg(OH)2
MgO+H2O②能防止NH3和HCl因接触而反应生成氯化铵
解析(1)碳酸氢钠分解生成碳酸钠、二氧化碳气体和水,则X为二氧化碳,其结构式为O
O。
(2)根据流程图,反应Ⅱ中生成的二氧化碳和反应Ⅲ生成的氨气可以参与反应Ⅰ,因此参与循环使用的气体有CO2、NH3。
(3)所得产品Na2CO3中不会含有NH4Cl,因为氯化铵受热容易分解:NH4Cl
(4)①步骤ⅱ实际上要经过加热和高温两步反应,“加热”步骤中促进氯化镁水解制得Mg(OH)2和HCl,“高温”步骤使得氢氧化镁分解得到MgO,化学方程式分别为MgCl2+2H2O
Mg(OH)2↓+2HCl↑、Mg(OH)2
MgO+H2O。②过程Ⅲ分两步得到NH3和HCl,可以防止NH3和HCl反应生成氯化铵,比一步得到NH3和HCl好。
11
.答案(1)①先将玻璃导管用水润湿②bca(2)缺少尾气处理装置Cl2Br2Fe3+(3)①过量氯气和SCN-发生反应,反应的离子方程式为2SCN-+Cl2
2Cl-+(SCN)2,SCN-浓度减小,平衡Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3向逆反应方向移动而使溶液褪色取少量褪色后的溶液,滴加KSCN溶液,若溶液变红,则上述推测合理[或取少量褪色后的溶液,滴加FeCl3溶液,若溶液不变红,则上述推测合理(答案合理即可)]②BrCl+H2O
HBrO+HCl,反应产生Cl-,由于AgBrO可溶于水,加入AgNO3溶液,只能生成AgCl白色沉淀
解析(1)②向烧瓶中加入药品的顺序为“先固后液”。
(2)氯气有毒,该实验中无尾气处理装置。D装置溶液变红,说明Fe2+被氧化为Fe3+,说明Cl2的氧化性比Fe3+的强;E装置中水层溶液变黄,振荡试管后CCl4层无明显现象,说明向Fe2+与Br-共存的溶液中通入氯气,Fe2+先被氧化,即Br2的氧化性比Fe3+的强。
(3)①由于(SCN)2的性质与卤素单质的类似,且氧化性:Cl2(SCN)2,当Cl2过量时,Cl2将SCN-氧化为(SCN)2,使Fe3++3SCN-
Fe(SCN)3的平衡向逆反应方向移动而使溶液褪色。
12
.答案(1)①ecdabf11∶7②将尿素滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率(2)①防止碘升华②2I+3N2H4·H2O
3N2↑+2I-+9H2ON2H4·H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质
(3)①淀粉 ②94.5%
解析(1)①制取次氯酸钠和氢氧化钠混合液时,先利用装置C制取氯气,通过装置B除去氯气中的氯化氢气体,再通过装置A反应得到混合液,最后利用装置D进行尾气处理,故连接顺序为ecdabf;Cl2生成ClO-与Cl是被氧化的过程,化合价分别由0价升高为+1价和+5价,ClO-与Cl的物质的量浓度之比为6∶1,则可设ClO-为6mol,Cl为1mol,被氧化的氯原子共为7mol,失去电子的总物质的量为6mol×(1-0)+1mol×(5-0)=11mol,氧化还原反应中氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等,Cl2生成KCl是被还原的过程,化合价由0价降低为-1价,则得到电子的物质的量也应为11mol,则被还原的氯原子的物质的量为11mol,所以被还原的氯元素和被氧化的氯元素的质量之比为11∶7;
②取适量A中的混合液逐滴加入到定量的尿素溶液中制备水合肼,实验中滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快,因为已知水合肼具有还原性,所以将尿素滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率。
(2)①“合成”过程中,为防止碘升华,反应温度不宜超过70℃;②在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物I,N2H4·H2O与I反应生成氮气,则I被还原为碘离子,该过程的离子方程式为2I+3N2H4·H2O
3N2↑+2I-+9H2O;工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是N2H4·H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质。
(3)①滴定过程中碘单质被还原为碘离子,故加入M溶液作指示剂,M为淀粉;②根据反应方程式2Na2S2O3+I2
Na2S4O6+2NaI可知,n(NaI)=n(Na2S2O3)=0.mol·L-1×15.00mL×10-3L·mL-1×=0.mol,样品中NaI的质量分数为×%=94.5%。