Question

海水資源的利用具有廣闊前景．海水中主要離子的含量如下：

成分	含量/（mg L-1）	成分	含量/（mg L-1）
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-	142
SO42	2560	Br-	64
Mg2+	1272

（1）電滲析法淡化海水示意圖如圖甲所示，其中陰（陽(yáng)）離子交換膜僅允許陰（陽(yáng)）離子通過(guò)．
①陽(yáng)極主要電極反應(yīng)式是

2Cl^--2e^-=Cl₂↑

．
②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，其成分有

Mg（OH）₂

和CaCO₃，生成CaCO₃的離子方程式是

Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O

．
③淡水的出口為

b

（填“a”、“b”或“c”）．
（2）利用海水可以提取溴和鎂，提取過(guò)程如圖乙所示：
①提取溴的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)2次Br^-→Br₂轉(zhuǎn)化的目的是

對(duì)溴元素進(jìn)行富集

，吸收塔中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

．解釋通空氣的目的是

通入空氣將Br₂蒸氣帶出，使Br₂（g）?Br₂（aq）或Br₂+H₂O?HBr+HBrO平衡向左移動(dòng)

．
②從MgCl₂溶液中得到MgCl₂?6H₂O晶體的主要操作是

加熱濃縮、冷卻結(jié)晶

、過(guò)濾、洗滌、干燥．
③依據(jù)上述流程，若將10m³海水中的溴元素轉(zhuǎn)化為工業(yè)溴，至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl₂的體積為

179.2

L（忽略Cl₂溶解）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)電滲析法淡化海水示意圖分析，陰（陽(yáng)）離子交換膜僅允許陰（陽(yáng)）離子通過(guò)．所以陽(yáng)極上是陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，海水中的氯離子失電子生成氯氣；陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極附近氫氧根離子濃度增大，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀；海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極，所以水在b處流出；
（2）提取溴的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)2次Br^-→Br₂轉(zhuǎn)化的目的是更多的得到溴單質(zhì)；吸收塔內(nèi)通入的是二氧化硫氣體是和溴單質(zhì)反應(yīng)生成溴離子，在蒸餾塔中被氯氣氧化得到更多的溴單質(zhì)；通空氣的目的是溴單質(zhì)被空氣帶出；氯化鎂溶液中得到氯化鎂晶體的 操作是加熱蒸發(fā)冷卻結(jié)晶；依據(jù)離子方程式計(jì)算得到需要的氯氣體積．

解答：解：（1）依據(jù)電滲析法淡化海水示意圖分析，陰（陽(yáng)）離子交換膜僅允許陰（陽(yáng)）離子通過(guò)．所以陽(yáng)極上是陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，海水中的氯離子失電子生成氯氣；陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極附近氫氧根離子濃度增大，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀；海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極，所以水在b處流出，
①陽(yáng)極主要電極反應(yīng)式是海水選的陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氯離子放電能力大于氫氧根離子，所以電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極附近氫氧根離子濃度增大，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀；海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；生成碳酸鈣沉淀的離子方程式為：Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂；Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O；
③在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極，通過(guò)用一段時(shí)間海水中的 陰陽(yáng)離子在兩個(gè)電極放電，所以水在b處流出，故答案為：b；
（2）①依據(jù)利用海水可以提取溴和鎂，流程中提取溴的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)2次Br^-→Br₂轉(zhuǎn)化的目的是更多的得到溴單質(zhì)，提取過(guò)程對(duì)溴元素進(jìn)行富集；吸收塔內(nèi)通入的是二氧化硫氣體是和溴單質(zhì)反應(yīng)生成溴離子，在蒸餾塔中被氯氣氧化得到更多的溴單質(zhì)，吸收塔中反應(yīng)的離子方程式為；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；通空氣的目的是通入空氣將Br₂蒸氣帶出，使Br₂（g）?Br₂（aq）或Br₂+H₂O?HBr+HBrO平衡向左移動(dòng)，
故答案為：提取過(guò)程對(duì)溴元素進(jìn)行富集；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；通入空氣將Br₂蒸氣帶出，使Br₂（g）?Br₂（aq）或Br₂+H₂O?HBr+HBrO平衡向左移動(dòng)；
②從MgCl₂溶液中得到MgCl₂?6H₂O晶體的主要操作是：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶，故答案為：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶；
③若將10m³海水中的溴元素轉(zhuǎn)化為工業(yè)溴，依據(jù)圖表中溴元素含量為64mg/L，10m³海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10^-3=640g；物質(zhì)的量=

640g

80g/mol

=8mol，依據(jù)反應(yīng)計(jì)算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯氣物質(zhì)的量為：0.4mol；提取過(guò)程中需要兩次通入氯氣實(shí)現(xiàn)溴離子被氧化，所以至少需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl₂的物質(zhì)的量為8 mol標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為 8mol×22.4L/mol=179.2L，
故答案為：179.2

點(diǎn)評(píng)：本題考查了海水淡化的電滲析原理的分析判斷，海水中溴的提取過(guò)程，溶液中得到固體的條件應(yīng)用，反應(yīng)過(guò)程中的氧化劑計(jì)算，注意氯氣兩次氧化消耗，題目難度中等．