Question

4．将海水淡化与浓海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一．一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓海水中通过一系列工艺提取其他产品．
回答下列问题：
（1）下列改进和优化海水综合利用工艺的设想和做法可行的是②③④（填序号）．
①用混凝法获取淡水          ②提高部分产品的质量
③优化提取产品的品种        ④改进钾、溴、镁的提取工艺
（2）采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用纯碱吸收．碱吸收溴的主要反应是Br₂+Na₂CO₃+H₂O  NaBr+NaBrO₃+NaHCO₃，吸收1mol Br₂时，转移的电子数为$\frac{5}{3}$mol．
（3）海水提镁的一段工艺流程如图：

浓海水的主要成分如下：

离子

Na+

Mg2+

Cl-

SO42-

浓度/g/L

63.7

28.8

144.6

46.4

该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓，产品2的化学式为Mg（OH）₂，1L浓海水最多可得到产品2的质量为69.6g．
（4）采用石墨阳极、不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）混凝法使的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀，然后过滤除去，不能进行海水淡化，通过改变工艺，可以提高部分产品的质量，优化提取产品的品种，可以根据不同的原理改进钾、溴、镁等的提取工艺；
（2）反应中Br₂起氧化剂、还原剂作用，根据电子转移守恒可知，氧化剂与还原剂物质的量之比为5：1，据此计算；
（3）工艺流程合成步骤中加入石灰乳，沉降后，将过滤后的滤液进行脱硫，应是用钙离子沉淀硫酸根离子生成硫酸钙沉淀，产品1为硫酸钙，合成得到氢氧化镁沉淀，故过滤后干燥的产品2为氢氧化镁，计算1L溶液中Mg²⁺的质量，根据Mg²⁺～Mg（OH）₂计算氢氧化镁的质量；
（4）电解熔融氯化镁得到Mg与氯气；电解时，若有少量水存在，Mg与水反应生成氢氧化镁与氢气，会造成产品镁的消耗．

解答 解：（1）①混凝法是加入一种混凝剂（如：明矾、铁盐等），使水中细小的悬浮物质和胶体聚集成较大颗的颗粒而沉淀，然后过滤除去，海水中可溶性杂质不能除去，不能进行海水淡化，故错误；
②改进工艺，尽可能减少新物质引入，除去粗产品中的杂质，可以提高产品的质量，故正确；
③海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库，海水中元素种类很多，改进工艺可以优化提取产品的品种，故正确；
④根据不同的提取原理可以改进钾、溴、镁等的提取工艺，从而提高K、Br₂、Mg等的提取质量，故正确；
故选：②③④；
（2）反应中Br₂起氧化剂、还原剂作用，根据电子转移守恒可知，2×n_氧化剂（Br₂）=2×5×n_还原剂（Br₂），故n_氧化剂（Br₂）：n_还原剂（Br₂）=5：1，故吸收1mol Br₂时，转移的电子数为1mol×2×$\frac{1}{1+5}$×5=$\frac{5}{3}$mol，故答案为：$\frac{5}{3}$；
（3）工艺流程合成步骤中加入石灰乳，沉降后，将过滤后的滤液进行脱硫，用Ca²⁺沉淀SO₄^2-生成CaSO₄沉淀，离子方程式为：Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓，采用过滤的方法得到产品1为CaSO₄，滤液中加入石灰乳，发生反应为Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，合成中应得到Mg（OH）₂沉淀，过滤、干燥的产品2为Mg（OH）₂，溶液中m（Mg²⁺）=1L×28.8g/L=28.8g，
 Mg²⁺～Mg（OH）₂
24g    58g
28.8g  m[Mg（OH）₂]
m[Mg（OH）₂]=28.8g×$\frac{58g}{24g}$=69.6g，
故答案为：Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓；Mg（OH）₂；69.6；
（4）电解熔融氯化镁得到Mg与氯气，电解反应方程式为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；电解时，若有少量水存在，Mg与水反应生成氢氧化镁与氢气，会造成产品镁的消耗，反应方程式为：Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑，
故答案为：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑．

点评 本题考查海水资源开发利用、氧化还原反应计算、电解原理等，是对基础知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础，难度中等．