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(shè)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(yīng),原因是 (結(jié)合離子方程式回答)。
(2)工業(yè)上常用Na2CO3法或SO2法實現(xiàn)含Br2混合氣到液溴的轉(zhuǎn)化,流程如下:
Na2CO3法:
① Na2CO3法中步驟Ⅲ的反應(yīng)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??刂圃?/span>65-75℃,若溫度過低,溴蒸出不充分;若溫度過高,則會導(dǎo)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(shè)計如下流程制備堿式碳酸鎂[Mg5(OH)2(CO3)4·4H2O]和無水氯化鎂:
① 步驟Ⅷ的化學(xué)方程式為 。
② 若步驟X中生成的CO與CO2物質(zhì)的量之比為3:1,寫出反應(yīng)的化學(xué)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)
溶液c(H+)增大,的平衡逆移,從而抑制氯氣與水的反應(yīng) 3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑ 水 SO2和Cl2有毒, 可能導(dǎo)致環(huán)境污染 11.5 0.55mol/L
【詳解】,當(dāng)溶液c(H+)增大,平衡逆移,從而抑制氯氣與水的反應(yīng),故步驟I中用硫酸酸化時大致抑制氯氣與水的反應(yīng)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(yīng)有CO2氣體生成,根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒得此反應(yīng)的離子方程式為3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑;溴易揮發(fā),含溴的水溶液中通蒸氣可促進溴蒸發(fā),但溫度過高,水也易蒸發(fā)出,導(dǎo)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(dǎo)致環(huán)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(jié)合原子守恒,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
② 步驟X高溫加熱MgO、Cl2及C的混合物,生成的CO與CO2物質(zhì)的量之比為3:1,同時得到MgCl2,反應(yīng)中氯氣是氧化劑,碳是還原劑,根據(jù)電子守恒及原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式
③已知:25℃時,Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×c2(OH-)=1.8×10-11,則,此時溶液的pH為14-2.5=11.5;Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)×c2(OH-)=5.5×10-6,