Question

7．海洋约占地球表面积的71%，海水资源的利用具有非常广阔的前景，从海水中可提取多种化工原料．按下图所示工艺流程可利用海水获得Br₂：

（1）请列举海水淡化的两种方法：蒸馏法、离子交换法
（2）下列不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是B．
A．氯、溴、碘      B．食盐、淡水     C．烧碱、氢气      D．钠、镁、铝
（3）步骤 ①中已获得Br₂，步骤②中又将Br₂还原为Br^-，其目的为富集溴元素．
（4）步骤②用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题是强酸对设备的严重腐蚀．
（5）某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO₃的混合液，经测定ClO^-与ClO${\;}_{3}^{-}$的浓度之比为1：3，则溶液中c（Na⁺）：c（ClO^-）=20：1．

Answer 1

分析 （1）海水淡化海水就是将海水中的可溶性杂质除去的过程，可根据淡化原理进行分析解答；
（2）根据从海水制备物质的原理可知，金属单质与非金属单质需要利于化学反应来制取，而食盐可利用蒸发原理，淡水利于蒸馏原理来得到；
（3）海水淡化得到母液和电解氯化钠溶液可生成氯气，得到的溴单质浓度低，溴单质在水中有一定的溶解性且和水反应，提取时消耗过的能源和原料，降低了经济效益；
（4）根据反应Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-有强酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蚀设备；
（5）可以根据反应物和生成物来书写方程式，从反应中找到被还原的氯元素即化合价降低的氯元素，确定钠离子和次氯酸根离子浓度之比等于物质的量之比．

解答 解：（1）淡化海水，应将水与海水中的盐进行分离，常用方法有蒸馏：因水的沸点较低，可用蒸馏法得到蒸馏水，实现海水淡化的目的；电渗析：可使相应的离子通过半透膜以达到硬水软化的效果；以及离子交换法：通过离子交换树脂可以除去海水中的离子，从而达到淡化海水的目的等其它方法，
故答案为：蒸馏法、离子交换法等；
（2）A．可从海水中获得氯化钠，通过电解熔融氯化钠得到钠和氯气，是化学变化，通过氯气将溴离子和碘离子氧化为溴单质和碘单质，是化学变化，故A错误；
B．把海水用蒸馏等方法可以得到淡水，把海水经太阳暴晒，蒸发水分后即得食盐，不需要化学变化就能够从海水中获得，故B正确；
C．可从海水中获得氯化钠，配制成饱和食盐水，然后电解，即得烧碱、氢气和氯气，是化学变化，故C错误；
D．可从海水中获得氯化钠，电解熔融氯化钠得到钠和氯气，是化学变化，通过电解熔融的氯化镁和氧化铝即得镁和铝，是化学变化，故D错误；
故选B；
（3）步骤①中已获得Br₂，步骤②中又将Br₂还原为Br^-，目的是低浓度的Br₂溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素，
故答案为：富集溴元素；
（4）二氧化硫吸收溴单质，Br元素的化合价由0降低为-1价，Br₂在反应中作氧化剂，表现氧化性，S元素的化合价由+4价升高到+6价，SO₂作还原剂，发生反应：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，工业生产中应解决的主要问题是反应生成了两种强酸，易腐蚀设备，
故答案为：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；强酸对设备的严重腐蚀；
（5）某温度下，将氯气通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO₃的混合液，经测定ClO^-与ClO${\;}_{3}^{-}$的浓度之比为1：3，由Cl到ClO^-，失去1个电子，由Cl到ClO₃^-，失去5个电子，一共失去1+3×5=16个电子；由Cl到Cl^-，得到1个电子，需要16个原子才能得到16个电子，反应的化学方程式为：
10Cl₂+20NaOH=16NaCl+NaClO+3NaClO₃+10H₂O，则溶液中c（Na⁺）：c（ClO^-）=20：1，
故答案为：20：1．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，涉及到海水淡化、海水提溴工艺、萃取等知识点，注意物质的分离、提纯应把握物质的性质的异同，掌握从海水中提取食盐和溴的原理为解答该题的关键，题目难度中等．