Question

18．中国沿海某城市采用反渗透法将海水淡化，得到淡水供市民使用，剩余母液继续加工获得其他产品．母液中主要含有Cl^-、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Br^-等离子．某实验小组同学模拟工业生产流程，进行如下实验．
（1）写出实验室制备氯气的化学方程式MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）海水淡化的方法还有蒸馏法（或电渗析法、离子交换法）（写出一种）；
（3）Ⅰ中，电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，写出该反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（4）Cl₂和Br₂均为双原子分子，从原子结构的角度解释其原因氯、溴元素位于同一主族，最外层均为7e^-，两个原子各提供1e^-，形成共用电子对，两个原子都形成了8e^-稳定结构；
（5）Ⅲ中，加入适量CaCl₂固体的目的是除去SO₄^2-；
（6）写出Ⅳ中反应的离子方程式Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（7）与过程Ⅱ类似，工业上常用“空气吹出法”实现海水提溴，将1m³海水浓缩至1L，使用该法最终得到36g Br₂，若提取率为60%，则原海水中溴的浓度为60 mg/L．

Answer 1

分析 母液中主要含有Cl^-、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Br^-等离子，通过蒸发浓缩析出氯化钠得到粗盐和母液苦卤，粗盐加入试剂除杂精制得到精盐，电解饱和食盐水或电解熔融氯化钠应用于烧碱工业和钠的制备，反应过程中都有氯气生成，把氯气通入苦卤氧化其中的溴离子为溴单质，溴单质易挥发，溶液A通过热空气吹出溴单质，得到溶液B主要为镁离子、SO₄^2-等离子，加入氯化钙溶液目的是沉淀硫酸根离子，过滤得到溶液D中加入石灰乳沉淀镁离子，过滤得到氢氧化镁沉淀，通过加入盐酸溶解，浓缩蒸发，冷却结晶，过滤洗涤，得到氯化镁晶体，失水后得到固体氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁，
（1）实验室制备氯气是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水；
（2）海水淡化水，应将水与盐分离，可用蒸馏、电渗析或离子交换法等；
（3）电解饱和食盐水，溶液中氯离子在阳极失电子发生氧化反应生成氯气，阴极是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，促进水电离正向进行，氢氧根离子浓度增大，反应生成氢氧化钠、氯气和氢气，据此写出反应的离子方程式；
（4）Cl、Br原子最外层都含有7个电子，两个原子各提供一个电子形成共用电子对，使最外层均得到8电子稳定结构；
（5）溶液B中含有硫酸根离子，加入氯化钙溶液可以反应生成硫酸钙，从而除去硫酸根离子；
（6）氢氧化镁比氢氧化钙更难溶，则IV中镁离子与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和钙离子；
（7）提取率为60%，最终得到36g溴，据此计算出原1m³海水中含有的溴元素的质量，再计算出1L海水中含有的溴元素的质量即可．

解答 解：（1）实验室制备氯气是利用二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）目前淡化海水的方法有多种，如：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，其中最常用的是蒸馏法，
故答案为：蒸馏法（或电渗析法、离子交换法）；
（3）电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气，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\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（4）由于氯、溴元素位于同一主族，最外层均为7e^-，两个原子各提供1e^-，形成共用电子对，两个原子都形成了8e^-稳定结构，所以氯气和溴单质都是以双原子形式存在，
故答案为：氯、溴元素位于同一主族，最外层均为7e^-，两个原子各提供1e^-，形成共用电子对，两个原子都形成了8e^-稳定结构；
（5）硫酸根离子能够与钙离子反应生成硫酸钙沉淀，所以加入氯化钙溶液的目的是除去SO₄^2-，故答案为：除去SO₄^2-；
（6）氢氧化镁更难溶，IV中镁离子与氢氧化钙反应生成氢氧化镁沉淀和钙离子，该反应的离子方程式为：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺，
故答案为：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（7）将1m³海水浓缩至1L，使用该法最终得到36g Br₂，若提取率为60%，则1m³海水中含有的溴元素的质量为$\frac{36g}{60%}$=60g，则该海水的中溴元素的浓度为$\frac{60g}{1×1{0}^{3}L}$=60mg/L，故答案为：60．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，题目难度中等，试题知识点较多、充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握海水资源的综合应用方法．