Question

12．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景．某地海水中主要离子的含量如表：

成分	Na+	Mg2+	Ca2+	K+	Li+	Cl-	SO42-	Br-
含量/mg•L-1	9965	1200	400	380	0.17	19350	1200	67

（1）海水中提取的NaCl是氯碱工业的原料，写出氯碱工业反应原理的离子方程式2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
（2）①该海水中Mg²⁺的物质的量浓度为0.05mol/L．
②检验该海水中的Mg²⁺时，需要排除Ca²⁺可能带来的干扰，设计如下实验：

实验操作	实验现象
Ⅰ．取1mL海水，加入1mL0.1mol/L的NaOH溶液	有白色沉淀
Ⅱ．取1mLCaCl2溶液，加入1mL0.1mol/L的NaOH溶液	无白色沉淀

（3）工业上从海水提镁的流程如图：

①沉淀池中反应的离子方程式为Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
②操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥．
③操作b是在干燥的HCl气流中加热脱水，请解释“干燥的HCl气流”的作用：防止镁离子水解生成氢氧化镁，带走水蒸气．
（4）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如图所示．其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过．

①阳极的电极反应式为4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
②淡水的出口为a、b、c中的b出口．

Answer 1

分析 （1）氯碱工业反应原理是电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气；
（2）①依据海水中镁元素含量结合物质的量浓度概念计算；
②对比实验可以选用氯化钙溶液加入氢氧化钠观察是否产生沉淀；
（3）①沉淀池在是氢氧化钙沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀；
②操作a是溶液中得到溶质固体的过程，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥；
③操作b是在干燥的HCl气流中加热脱水，防止镁离子水解生成氢氧化镁；
（4）①依据电渗析法淡化海水示意图分析，阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过．所以阴极上是阳离子得到电子发生还原反应；
②阴极是氢离子得到电子发生还原反应，阴极附近氢氧根离子浓度增大，海水中含有碳酸氢根离子、钙离子，氢氧根离子和碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子与钙离子生成白色沉淀碳酸钙；

解答 解：（1）氯碱工业反应原理是电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（2）①海水中离子镁的含量1200mg•L^-1，该海水中Mg²⁺的物质的量浓度=$\frac{\frac{1.2g}{24g/mol}}{1L}$=0.05mol/L，
故答案为：0.05；
②检验该海水中的Mg²⁺时，需要排除Ca²⁺可能带来的干扰，取1mL海水，加入1mL0.1mol/L的NaOH溶液生成白色沉淀，取1mL氯化钙溶液，加入1mL0.1mol/L的NaOH溶液，无白色沉淀生成，说明加入氢氧化钠溶液生成的白色沉淀为氢氧化镁沉淀，
故答案为：CaCl₂；
（3）①沉淀池中氢氧化钙沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
②操作a是溶液中得到溶质固体的过程，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥；
③操作b是在干燥的HCl气流中加热脱水，防止镁离子水解生成氢氧化镁，带走水蒸气，
故答案为：防止镁离子水解生成氢氧化镁，带走水蒸气；
（4）①阴极上是阳离子得到电子发生还原反应，氢离子放电能力大于钠离子，所以电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，阳极是氢氧根离子失电子发生氧化反应，电解反应为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
②在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，通过用一段时间海水中的 阴阳离子在两个电极放电，所以水在b处流出，
故答案为：b．

点评 本题考查了海水资源的提取和利用，实验基本操作、电解池原理分析判断，海水淡化的电渗析原理的分析判断，掌握原理即可解答，题目难度中等．