Question

12．浩瀚的海洋是一個巨大的資源寶庫，蘊藏著豐饒的礦產，是寶貴的化學資源，如圖1是海水加工的示意圖，根據如圖回答問題．
（1）海水淡化工廠通常采用的制備淡水方法有蒸餾法、電滲析法（寫兩種）．
（2）如圖2是從濃縮海水中提取溴的流程圖．寫出圖中①②的化學式：①SO₂，②Cl₂，吸收塔中發(fā)生的化學反應方程式為SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．
（3）工業(yè)制備金屬鎂是電解熔融的MgC1₂，而不用MgO，原因是MgO熔點很高，會消耗大量電能．
（4）食鹽也是一種重要的化工原料，氯堿工業(yè)就是通過電解飽和食鹽水來制備NaOH、H₂和C1₂．從海水中得到的粗鹽中含有的雜質必須通過加入一些化學試劑，使其沉淀，處理沉淀后的鹽水還需進入陽離子交換塔進一步處理，其原因是用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜．電解食鹽水在離子交換膜電解槽中進行，離子交換膜的作用是防止H₂與C1₂混合發(fā)生爆炸，同時防止C1^-進入陰極室，這樣可以獲得純凈的NaOH．
（5）多晶硅主要采用SiHCl₃還原工藝生產，其副產物SiCl₄可轉化為SiHCl₃而循環(huán)使用．一定條件下，在20L恒容密閉容器中發(fā)生反應：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（g）?4SiHCl₃（g）．達平衡后，H₂與SiHCl₃物質的量濃度分別為0.140mol/L和0.020mol/L，若H₂全部來源于氯堿工業(yè)，理論上需消耗純NaCl的質量為0.35kg（結果保留小數點后二位）．

Answer 1

分析 （1）目前淡化海水的方法有多種，常用方法有蒸餾、電滲析以及離子交換法等；
（2）從濃縮海水中提取溴，先進行溴離子的氧化得到溴單質，利用二氧化硫吸收溴單質富集得到溴離子，最后再次用氯氣氧化；
（3）MgO的熔點為2852℃、熔點高，電解時耗能高；
（4）食鹽水中含有雜質離子Mg²⁺、Ca²⁺，一定條件下生成沉淀損害離子交換膜；根據電解食鹽水的產物之間能反應；
（5）利用三段分析法，根據平衡時H₂與SiHCl₃物質的量濃度，求出的起始物質的量，再根據2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，求出理論上消耗純NaCl的質量．

解答 解：（1）目前淡化海水的方法有多種，海水淡化工廠通常采用的制備淡水的方法有：蒸餾法、電滲析法；
故答案為：蒸餾法、電滲析法；
（2）從濃縮海水中提取溴，先進行溴離子的氧化得到 溴單質，利用二氧化硫吸收溴單質的富集得到溴離子，最后再次用氯氣氧化，吸收塔中發(fā)生的化學反應方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
故答案為：SO₂；Cl₂；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（3）MgO的熔點為2852℃、熔點高，電解時耗能高，所以工業(yè)上，電解熔融MgCl₂冶煉金屬鎂；
故答案為：MgO熔點很高，會消耗大量電能；
（4）用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜，所以要用陽離子交換塔除去Mg²⁺、Ca²⁺；電解食鹽水的產物有氯氣、氫氣和氫氧化鈉，氯氣與氫氧化鈉能反應，氫氣與氯氣也能反應，所以電解食鹽水在離子交換膜電解槽中進行；
故答案為：用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜；防止H₂與C1₂混合發(fā)生爆炸，同時防止C1^-進入陰極室，這樣可以獲得純凈的NaOH；
（5）反應方程式可知：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）?4SiHCl₃（g）
            起始量（mol）       n                  0
             變化量（mol）      2x          x       4x
             平衡量（mol）     n-2x                 4x
則：4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，x=0.1mol，
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol，n=3.0mol，
由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
  2mol               1mol
$\frac{2×58.5g}{1mol}$=$\frac{m（NaCl）}{3mol}$； 
解得：m（NaCl）=350g=0.35kg，
故答案為：0.35．

點評 本題考查了海水資源的綜合利用，題目難度中等，為高考常見題型，是一道綜合性試題，涉及知識點比較多，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力，要求學生有完整的知識結構和分析問題的能力．