Question

17．海洋资源有巨大的开发潜力，人类正着力进行海水的综合利用．
（1）以海水为原料生产海盐过程中产生苦卤（含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、Br^-等离子）．从苦卤中可提取溴，其生产流程如下：

①在设备Ⅰ中用空气吹出Br₂，并在设备Ⅱ中用纯碱溶液吸收，发生反应的离子方程式为3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，若吸收1mol Br₂，转移的电子数为$\frac{5}{3}$mol．
②所用的设备名称为（填序号）：设备ⅠB设备ⅡA
A．吸收塔　　      B．吹出塔　　　    C．分馏塔　　     D．压滤机
③步骤③中发生反应的离子方程式为BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O．
④蒸馏塔中蒸馏温度控制在90℃左右的原因是顺利将溴蒸出，同时防止水馏出．
（2）从海水中提取镁的工艺流程如下：

浓海水中的离子浓度如下：

离子	Na+	Mg2+	Cl-	SO42-
浓度/（g•L-1）	63.7	28.8	144.6	46.4

产品1是脱硫阶段产生的沉淀，其主要成分的化学式为CaSO₄，1L浓海水最多可得到产品2的质量为69.6g．
（3）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．

Answer 1

分析 （1）由流程可知，①中发生2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，利用空气将吹出塔中含Br₂的溶液，经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br₂的溶液，其目的是富集溴，提高Br₂的浓度，在设备Ⅱ吸收塔中的溶液含BrO₃^-，可知发生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，加入稀硫酸③中发生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸馏得到溴，以此来解答．
①吸收3molBr₂时，其中1mol溴原子从0→+5，5mol溴原子从0变为-1，据此计算转移电子数；
②在设备Ⅰ吹出塔中用空气吹出Br₂，并在设备Ⅱ吸收塔中用纯碱溶液吸收；
③依据题干叙述可知溴酸根离子和溴离子在酸性条件下发生价态归中反应；
④温度过高会导致水蒸气蒸发出来，温度过低无法将溴蒸发出来；
（2）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；
（3）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．

解答 解：（1）①在设备Ⅱ中用纯碱溶液吸收，发生反应的离子方程式为3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，吸收3molBr₂时，其中1mol溴原子从0→+5，5mol溴原子从0变为-1，转移电子数为：5mol，若吸收1mol Br₂，转移的电子数为$\frac{5}{3}$mol，
故答案为：$\frac{5}{3}$；
②设备Ⅰ为利用空气将吹出塔中含Br₂的溶液，所以设备I为吹出塔，在设备Ⅱ中吸收溶液中含有的BrO₃^-，所以设备II为吸收塔，
故答案为：B；A；
③溴酸根离子和溴离子在酸性条件下发生价态归中反应，BrO₃^-由正五价降为0价；还原剂是化合价升高的物质，Br^-由正五价升为0价，其离子反应方程式为：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，
故答案为：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；
④温度过高水蒸气蒸出，溴中含有水分，温度过低溴不能完全蒸出，产率低，所以控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是顺利将溴蒸出，同时防止水馏出，
故答案为：顺利将溴蒸出，同时防止水馏出；
（2）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⁺（aq）+Ca（OH）₂（s）=Mg（OH）₂（s）+Ca²⁺ （aq），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：CaSO₄；69.6；
（3）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①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②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③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④正确；
故选：②③④．

点评 本题考查海水的综合利用、纯碱制备的工业原理、从海水中提溴、镁的流程等知识，题目难度中等，明确生成流程为解本题关键．