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16.海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用.
(1)海水中盐的开发利用:
①海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩.所建盐田分为贮水池、蒸发池和结晶池.
②目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等(写一点即可).
(2)电渗析法是近年发展起的一种较好的海水淡化技术,其原理如图1所示.其中具有选择性的阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列.请回答下面的问题:
①海水不能直接通入到阴极室中,理由是海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜.
②A口排出的是淡水(填“淡水”或“浓水”)

(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如图2:

①若吸收塔中的溶液含BrO3-,则吸收塔中反应的离子方程式为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑.
②通过①氯化已获得含Br2的溶液.为何还需经过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液?富集溴,提高Br2的浓度.
③向蒸馏塔中通入水蒸气加热.控制温度在90℃左右进行蒸馏的原因是温度过低难以将Br2蒸馏出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来.

分析 (1)①、海水晒盐通过蒸发、结晶制取食盐;
②、阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过;
(2)①、海水中含有的Mg2+和Ca2+等阳离子易和氢氧根离子反应生成沉淀;
②、在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,离子浓度大的为浓水,离子浓度小的为淡水;
(3)①、吸收塔中碳酸根离子与溴单质反应生成溴离子、硝酸根离子和二氧化碳气体,据此写出反应的离子方程式;
②、在①中溴单质浓度较小,通过吹出、吸收、酸化重新获得含Br2的溶液,可以富集溴,降低成本;
③、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.

解答 解:(1)①、海水晒盐需要通过蒸发、结晶过程,所以还需要结晶池,故答案为:结晶;
②、阳离子交换膜只能阳离子通过,阴离子和气体不能通过,用石墨作电解电解饱和氯化钠时,阳极上氯离子放电生成氯气,氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极,如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸,且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯,
故答案为:阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等;
(2)①、海水中含有海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时阴极附近生成氢氧根离子,导致氢氧根离子和钙镁离子反应生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜,从而抑制离子通过,导致电渗析法失败,
故答案为:海水中含较多Mg2+和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜;
②在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,①室离子浓度变小,②室离子浓度不大,离子浓度大的为浓水,所以浓水在B处排出,淡水在A处排出,
故答案为:淡水;
(3)①、纯碱是碳酸钠,与溴反应有BrO3-生成,反应的离子方程式为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑,故答案为:3CO32-+3Br2=5Br-+BrO3-+3CO2↑;
②、从①出来的溶液中溴的含量不高,如果直接蒸馏,产品成本高,所以需要进一步浓缩溴,提高溴的浓度,故答案为:富集溴,提高Br2的浓度;
③、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,故答案为:温度过低难以将Br2蒸发出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来.

点评 本题考查海水的综合利用、海水晒盐、电渗析法淡化海水、从海水中提溴的原理,题目难度中等,明确图片内涵、生成流程为解本题关键,(2)中阳离子在电极上放电,导致排出的水为淡水,从而实现海水淡化.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.湿法-火法联合工艺从铅膏(主要成分为PbO、PbO2、PbSO4)中提取铅的一种工艺流程如图1所示:
已知:Ksp(PbSO4)=1.6×10-5,Ksp (PbCO3)=3.3×10-14
(1)步骤I中,发生的氧化还原反应的离子方程式为PbO2+2Fe2++SO42-+4H+═PbSO4+2Fe3++2H2O.
(2)若步骤I充分反应后未过滤、洗涤,直接加入Na2CO3溶液,会导致步骤II中Na2CO3的用量增加,其原因是溶液中的H+、Fe3+会与CO32-反应.
(3)若母液中c(SO42-)=1.6mol•L-1,c(CO32-)=3.3×10-6mol•L-1,试通过计算判断PbCO3中是否混有PbSO4?请写出计算过程.PbCO3:c(Pb2+)=3.3×10-14/3.3×10-6=1.0×10-8mol•L-1;PbSO4:Q=c(Pb2+)×c(SO42-)=1.0×10-8×1.6=1.6×10-8<Ksp(PbSO4
说明PbSO4在母液中未饱和,即PbCO3中不混有PbSO4
(4)步骤II中,若用同体积、同浓度的NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液,对PbSO4转化率有何影响,并说明理由.PbSO4转化率变小,理由是相同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者c(CO32-)较大.
(5)步骤III中,PbCO3和焦炭按物质的量比2:1投料,则排放气体的主要成分是CO2
(6)钠离子交换膜固相电解法是从铅膏中提取铅的一种新工艺,装置示意图2为:将铅膏投入阴极室,铅膏中的PbSO4与NaOH溶液发生反应:PbSO4+3OH-═HPbO2-+SO42-+H2O.
①a与外接电源的正极相连.
②电解过程中,PbO2、PbO、HPbO2-在阴极放电,
其中HPbO2-放电的电极反应式为HPbO2-+2e-+H2O═Pb+3OH-
③与传统无膜固相电解法相比,使用钠离子交换膜可以提高Pb元素的利用率,原因是钠离子交换膜阻止HPbO2-进入阳极室被氧化.

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7.已烯雌酚R()是一种激素类药物,下列说法正确的是(  )
A.R是芳香烃B.R含2种含氧官能团
C.1 mol R最多与1 mol H2加成D.R能发生加成、取代和氧化反应

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4.下列反应能使有机物官能团数目增加的是(  )
A.乙烯与HBr发生加成反应B.苯发生硝化反应
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11.有机物X的结构简式是 ,能用该结构简式表示的X的同分异构体共有(不考虑立体异构)(  )
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1.下列实验现象可用同一原理解释的是(  )
A.向品红溶液中分别通入SO2和Cl2,品红均褪色
B.向裂化汽油和苯乙烯中分别加入溴水,溴水均褪色
C.分别加热盛有氯化铵和单质碘的试管,内壁或管口均有固体凝结
D.分别向鸡蛋白溶液中加入饱和硫酸铵溶液和甲醛溶液,均有固体析出

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8.异秦皮啶具有抗肿瘤功效,秦皮素具有抗痢疾杆菌功效.它们在一定条件下可发生如图所示的转化.下列说法正确的是(  )
A.异秦皮啶与秦皮素互为同系物
B.鉴别异秦皮啶与秦皮素可用溴水
C.1 mol秦皮素最多可与3 mol NaOH反应
D.每个异秦皮啶分子与氢气完全加成后的产物中含有5个手性碳原子

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5.在水体中部分含氮有机物循环如图1所示.
(1)图中属于氮的固定的是⑤(填序号).
(2)图中①②的转化是在亚硝化细菌和硝化细菌作用下进行的,已知:
2NH4+(aq)+3O2═2NO2-(aq)+4H+(aq)+2H2O(l)△H1=-556.8kj/mol
2NO2-(aq)+O2(g)=2NO3-(aq);△H2=-145.2KJ•mol-1
则反应NH4+(aq)+2O2(g)=NO3-(aq)+2H+(aq)+H2O(1);
△H3=-351KJ•mol-1
(3)某科研机构研究通过化学反硝化的方法除脱水体中过量的NO3-,他们在图示的三颈烧瓶中(装置如图2)中,加入NO3-起始浓度为45mg•L-1的水样、自制的纳米铁粉,起始时pH=2.5,控制水浴温度为25℃、搅拌速率为500转/分,实验中每间隔一定时间从取样口检测水体中NO3-、NO2-及pH(NH4+、N2未检测)的相关数据(如图3).
①实验室可通过反应Fe(H2O)62++2BH4-=Fe↓+2H3BO3+7H2↑制备纳米铁粉,每生成1molFe转移电子总的物质的量为8mol.
②向三颈烧瓶中通入N2的目的是排除装置中的空气,防止铁粉被氧气氧化干扰测定结果.
③开始反应0~20min,pH快速升高到约6.2,原因之一是NO3-还原为NH4+及少量在20~250min时,加入缓冲溶液维持pH6.2左右,NO3-主要还原为NH4+,Fe转化为Fe(OH)2,该反应的离子方程式为4Fe+NO3-+5H2O+2H+=4Fe(OH)2+NH4+
(4)一种可以降低水体中NO3-含量的方法是:在废水中加入食盐后用特殊电极进行电解反硝化脱除,原理可用图4简要说明.
①电解时,阴极的电极反应式为NO3-+6H2O+8e-=NH3+9OH-
②溶液中逸出N2的离子方程式为2NH3+3ClO-=N2+3Cl-+3H2O.

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14.下列关于元素周期律的叙述正确的是(  )
A.随着元素原子序数的递增,原子最外层电子总是从1到8重复出现
B.随着元素原子序数的递增,原子半径从大到小(稀有气体除外)发生周期性变化
C.随着元素原子序数的递增,元素最高正价从+1到+7、负价从-7到-1重复出现
D.元素性质的周期性变化是指原子核外电子排布的周期性变化、原子半径的周期性变化

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