Question

13．工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图所示．
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改进钙、溴、镁等的提取工艺
（2）电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽．离子膜和隔膜均允许通过的离子是Na⁺、H⁺，电解槽中的阴极产物为H₂，NaOH．
（3）采用“空气吹出法”从浓缩海水吹出Br₂，并用纯碱吸收，溴歧化为Br^-和BrO₃^-并没有产生CO₂，则反应的离子方程式为3Br₂+6CO₃^2-+3H₂O=5Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-，该反应中吸收1.5molBr₂时转移的电子为2.5mol．
（4）在实验室中常用四氯化碳萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重．
（5）从海水中提取镁，可按如下步骤进行：①贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳、沉淀、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，经过一系列操作，最终得到无水MgCl₂；④电解熔融MgCl₂得到镁．
请写出步骤②中反应的离子反应方程式：Ca（OH）₂+Mg²⁺=Ca²⁺+Mg（OH）₂；简述步骤③的实验操作：对氯化镁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，在HCl气体氛围中干燥产物．

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钙、溴、镁等的提取工艺；
（2）电解饱和食盐水水时为了提高产率，通常将中间加入离子膜，只允许阳离子和水分子通过，电解饱和食盐水时两极都可以用石墨做电极，阴极上是氢离子得到电子生成氢气，溶液中水电离平衡正向进行，溶液中生成氢氧化钠；
（3）从浓海水吹出Br₂，并用纯碱吸收．溴歧化为Br-和BrO₃^-并没有产生CO₂则反应生成碳酸氢钠，阴极氧化还原反应电子守恒计算单质转移；
（4）如用四氯化碳萃取，然后还要进行蒸馏操作，操作复杂，且污染环境；
（5）步骤②中反应是氢氧化钙和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀和钙离子；将沉淀物与盐酸反应，经过一系列操作，最终得到无水MgCl₂，需要防止氯化镁的水解．

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钙、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）电解饱和食盐水，电解槽离子膜或隔膜，允许阳离子Na⁺和水H⁺通过，不允许阴离子通过，阴极是溶液中氢离子得到电子生成氢气，水的电离平衡正向进行，溶液中生成NaOH，2H⁺+2e^-=H₂↑
故答案为：Na⁺、H⁺；H₂，NaOH；
（3）从浓海水吹出Br₂，并用纯碱吸收．溴歧化为Br-和BrO₃^-并没有产生CO₂则反应生成碳酸氢钠，反应的离子方程式为：3Br₂+6CO₃^2-+3H₂O=5Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-，反应吸收3mol溴单质电子转移5mol，该反应中吸收1.5molBr₂时转移的电子为2.5mol，
故答案为：3Br₂+6CO₃^2-+3H₂O=5Br^-+BrO₃^-+6HCO₃^-；2.5mol；
（4）因为溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，而且四氯化碳与水不互溶，因此可用于萃取，但也有缺点，如四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境污染严重，
故答案为：四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重；
（5）步骤②中反应是氢氧化钙和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀和钙离子，反应的离子方程式为：Ca（OH）₂+Mg²⁺=Ca²⁺+Mg（OH）₂，将沉淀物与盐酸反应，经过一系列操作，最终得到无水MgCl₂，需要防止氯化镁的水解，步骤为：对氯化镁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，在HCl气体氛围中干燥产物，
故答案为：Ca（OH）₂+Mg²⁺=Ca²⁺+Mg（OH）₂，对氯化镁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，在HCl气体氛围中干燥产物．

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．