Question

1．浩瀚的海洋是一个巨大的资源宝库，蕴藏着丰饶的矿产，是宝贵的化学资源，如图是海水加工的示意图，根据如图回答问题．

（1）海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有蒸馏法、电渗析法（写出两种）．
（2）如图是从浓缩海水中提取溴的流程图．写出下图中①②的化学式：①SO₂，②Cl₂；吸收塔中发生的化学反应方程式为SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．

（3）制备金属镁是通过电解熔融的MgC1₂，而不用MgO，其原因是MgO熔点很高，熔点高会消耗大量电能．
（4）食盐也是一种重要的化工原料，氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H₂和C1₂．海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质，必须加入一些化学试剂，使杂质沉淀，处理后的盐水还需进入阳离子交换塔，其原因是用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜．电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜的作用是防止H₂与C1₂混合发生爆炸，同时防止C1^-进入阴极室，这样可以获得纯净的NaOH．
（5）多晶硅主要采用SiHCl₃还原工艺生产，其副产物SiCl₄可转化为SiHCl₃而循环使用．一定条件下，在20L恒容密闭容器中的反应：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（g）?4SiHCl₃（g）．达平衡后，H₂与SiHCl₃物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L．若H₂全部来源于氯碱工业，理论上需消耗纯NaCl的质量为0.35kg．

Answer 1

分析 （1）目前淡化海水的方法有多种，常用方法有蒸馏、电渗析以及离子交换法等，以此解答．
（2）从浓缩海水中提取溴，先进行溴离子的氧化得到溴单质，利用二氧化硫吸收溴单质富集得到溴离子，最后再次用氯气氧化；
（3）MgO的熔点为2852℃、熔点高，电解时耗能高；
（4）食盐水中含有杂质离子Mg²⁺、Ca²⁺，一定条件下生成沉淀损害离子交换膜；根据电解食盐水的产物之间能反应；
（5）利用三段分析法，根据平衡时H₂与SiHCl₃物质的量浓度，求出的起始物质的量，再根据2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，求出理论上消耗纯NaCl的质量．

解答 解：（1）目前淡化海水的方法有多种，海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有：蒸馏法、电渗析法；
故答案为：蒸馏法、电渗析法；
（2）从浓缩海水中提取溴，先进行溴离子的氧化得到 溴单质，利用二氧化硫吸收溴单质的富集得到溴离子，最后再次用氯气氧化，吸收塔中发生的化学反应方程式为：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
故答案为：SO₂；Cl₂；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（3）MgO的熔点为2852℃、熔点高，电解时耗能高，所以工业上，电解熔融MgCl₂冶炼金属镁；
故答案为：MgO熔点很高，熔点高会消耗大量电能；
（4）用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜，所以要用阳离子交换塔除去Mg²⁺、Ca²⁺；电解食盐水的产物有氯气、氢气和氢氧化钠，氯气与氢氧化钠能反应，氢气与氯气也能反应，所以电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行；
故答案为：用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜；防止H₂与C1₂混合发生爆炸，同时防止C1^-进入阴极室，这样可以获得纯净的NaOH；
（5）反应方程式可知：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）?4SiHCl₃（g）
起始量（mol）                               n                                  0
变化量（mol）                             2x                x                4x
平衡量（mol）                           n-2x                                 4x
则：4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，x=0.1mol，
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol，n=3.0mol，
由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
2mol                         1mol
$\frac{2×58.5g}{1mol}$=$\frac{m（NaCl）}{3mol}$；
解得：m（NaCl）=350g=0.35kg，
故答案为：0.35．

点评 本题主要是考查了海水提取镁的过程分析，涉及知识点比较多，要求学生有完整的知识结构和分析问题以及灵活应用基础知识解决实际问题的能力，题目难度中等．注意电化学原理在氯碱工业中的应用，难点是有关根据方程式进行的计算，解得时注意根据方程式找出有关量之间的关系．