Question

5．海水资源的利用具有广阔前景．海水中主要离子的含量如下：

成分	含量/（mg L-1）	成分	含量/（mg L-1）
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-	142
SO42-	2560	Br-	64
Mg2+	1272

利用海水可以提取溴和镁，提取过程如下：

（1）提取溴的过程中，经过2次Br^-→Br₂转化的目的是对溴元素进行富集，吸收塔中发生反应的化学方程式是SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-．
（2）Mg（OH）₂中加盐酸的反应的离子方程式是Mg（OH）₂+2H⁺=Mg²⁺+2H₂O．
（3）写出无水MgCl₂得到Mg的化学方程式MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑．
（4）依据上述流程，若将10m³海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl₂的体积为179.2L（忽略Cl₂溶解）．

Answer 1

分析 海水中加入氢氧化钙沉淀镁离子后过滤，在滤液中通入CL₂是将滤液中的Br^-氧化为Br₂，再利用热的空气将Br₂吹出，进入吸收塔与SO₂反应，其反应的离子方程式为：SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；再通入CL₂将Br^-氧化为Br₂，两次Br^-→Br₂转化的目的是对溴元素进行富集，氢氧化镁加入盐酸溶解得到氯化镁溶液，氯化镁溶液中得到氯化镁晶体的 操作是加热蒸发冷却结晶得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁；
（1）提取溴的过程中，经过2次Br^-→Br₂转化的目的是更多的得到溴单质；吸收塔内通入的是二氧化硫气体是和溴单质反应生成溴离子，在蒸馏塔中被氯气氧化得到更多的溴单质；通空气的目的是溴单质被空气带出；
（2）氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁溶液；
（3）氯化镁溶液中得到氯化镁晶体，电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气；
（4）依据离子方程式计算得到需要的氯气体积．

解答 解：（1）依据利用海水可以提取溴和镁，流程中提取溴的过程中，经过2次Br^-→Br₂转化的目的是更多的得到溴单质，提取过程对溴元素进行富集；吸收塔内通入的是二氧化硫气体是和溴单质反应生成溴离子，在蒸馏塔中被氯气氧化得到更多的溴单质，吸收塔中反应的离子方程式为；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
故答案为：对溴元素进行富集；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；
（2）氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁溶液，反应的离子方程式为：Mg（OH）₂+2H⁺=Mg²⁺+2H₂O，
故答案为：Mg（OH）₂+2H⁺=Mg²⁺+2H₂O；
（3）从MgCl₂溶液中得到MgCl₂固体，电解熔融氯化镁得到金属镁和氯气，反应的化学方程式为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，
故答案为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
（4）若将10m³海水中的溴元素转化为工业溴，依据图表中溴元素含量为64mg/L，10m³海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10^-3=640g；物质的量=$\frac{640g}{80g/mol}$=8mol，依据反应计算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯气物质的量为：4mol；提取过程中需要两次通入氯气实现溴离子被氧化，所以至少需要标准状况下Cl₂的物质的量为8 mol标准状况下体积为 8mol×22.4L/mol=179.2L，
故答案为：179.2．

点评 本题考查了海水淡化的电渗析原理的分析判断，海水中溴的提取过程，溶液中得到固体的条件应用，反应过程中的氧化剂计算，注意氯气两次氧化消耗，题目难度中等．