- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
镁及其合金是一种用途很广的金属材料，目前世界上60%的镁是从海水中提取的．主要步骤如下：
试回答下列问题：
（1）为了使MgSO4转化为Mg（OH）2，试剂①可以选用______，反应的离子方程式为______；
（2）加入试剂①后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是______；
（3）试剂②可以选用______；
（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2，写出该反应的化学方程式______．
正确答案
（1）MgSO4与Ca（OH）2反应生成了Mg（OH）2和CaSO4，方程式为：MgSO4+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaSO4，离子方程式：Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓，
故答案为：Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓；
（2）因Mg（OH）2沉淀不溶于水，可用过滤的方法分离，故答案为：过滤；
（3）Mg（OH）2与HCl反应生成了MgCl2和H2O，方程式为：Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+H2O，故答案为：HCl；
（4）无水MgCl2在熔融状态下，通电后会产生Mg和Cl2：MgCl2（熔融）
海水蕴含着丰富的资源．在化学实验室里模拟从海水中提取重要的工业原料氯化钠时，设计了以下操作流程：
请回答以下问题：
（1）在所提供的试剂中选择：试剂C是______ ①Na2CO3 ②BaCl2 ③稀盐酸
（2）操作b中用到的主要仪器为酒精灯、______、三脚架和玻璃棒．
（3）利用所得的氯化钠制氯气和氢气，并检验氯气的氧化性和测定产生氢气的体积．试按如图所给仪器，设计一套能完成以上实验目的装置，仪器接口的正确连接顺序是：
A接______，______接______；B接______，______接______．
（4）写出通入C后，烧杯中所发生的离子反应方程式______
（5）电解氯化钠溶液时的离子方程式为______
若装入的饱和食盐水为75mL，接通电源一段时间，停止通电后，测得氢气为8.4mL（标准状况）．将U形管内的溶液混合均匀，其
pH约为______．（假设电解前后溶液体积变化可忽略不计，产生的气体全部逸出）
（6）若想准确读取所得氢气的体积，应采取的操作有______．
正确答案
（1）镁离子用氢氧根离子沉淀，加入过量的石灰乳可以将镁离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，至于先除镁离子，还是先除硫酸根离子都行，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都沉淀了，在进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，所以添加试剂的顺序为：石灰乳、氯化钡、碳酸钠、盐酸或氯化钡、石灰乳、碳酸钠、盐酸，所以试剂C是Na2CO3，故答案为：①；
（2）氯化钠溶液通过蒸发结晶得到氯化钠，蒸发需要的仪器为酒精灯、蒸发皿、三脚架和玻璃棒，故答案为：蒸发皿；
（3）产生的氢气的体积用排水量气法，导管是短进长出，所以A接G，用装有淀粉碘化钾溶液的洗气瓶检验氯气时，导管要长进短出，所以B接D，氯气要进行尾气处理，即E接C，故答案为：G、F、H、D、E、C；
（4）氯气能与氢氧化钠反应Cl2+NaOH=NaCl+NaClO+H2O，离子方程式为：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O，
故答案为：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O；
（5）通过以上分析知，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，方程式为：2NaCl+2H2O
因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H2O
（6）排水法测量气体体积的方法：量筒中液面和广口瓶液面相平；读数时视线与量筒凹液面相平；待整套装置恢复至室温时再行读取数据，
故答案为：量筒中液面和广口瓶液面相平；读数时视线与量筒凹液面相平；待整套装置恢复至室温时再行读取数据．
“化学与技术”模块
海洋是一座巨大的宝藏，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源．而以海水为主要原料的海洋化学工业，又被称为“蓝色化工”．
（1）常用的海水淡化方法有______法、______法（电渗析、反渗透）、冷冻法、离子交换法等．
（2）如图是电渗析法淡化海水的原理图．其中，电极A接直流电源的正极，电极B接直流电源的负极．
①隔膜A是______（填：阴离子交换膜或阳离子交换膜）
②从宁波港采集的海水样品，经分析含有大量的Na+、Cl-，以及少量的K+、SO42-．
若用上述装置对采自宁波港的海水进行淡化，当淡化工作完成后，A、B、C三室中所得溶液（或液体）的pH分别为pHa、pHb、
pHc，则其大小顺序为______．
③请写出用电渗析法对采自宁波港的海水进行淡化处理时所发生的化学反应方程式______．
（3）具有暂时硬度的硬水在长时间加热煮沸后，生成沉淀的主要成分是______．
（4）为获得纯净水（去离子水），某同学在实验室将含Mg2+、Ca2+、Cl-的硬水先后通过阴离子交换树脂[如RN（CH3）3OH]和阳离子交换树脂[如RSO3H]，写出Cl-与上述离子交换反应的方程式______；结果实验未获得成功，其可能原因是______．
正确答案
（1）海水淡化常见的方法有：蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法等，故答案为：蒸馏；膜；
（2）①阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜A和阳极相连，阳极是阴离子放电，所以隔膜A是阴离子交换膜，故答案为：阴离子交换膜；
②电解池的阴极是氢离子放电，阳极是氢氧根离子放电，隔膜A是阴离子交换膜，隔膜C是阳离子交换膜，则导致A室显酸性，B室显中性，C室显碱性，所以pH大小顺序为：pHa＜pHb＜pHc，故答案为：pHa＜pHb＜pHc；
③电解氯化钠的反应原理为：2NaCl+2H2O
（3）水垢的主要成分是氢氧化镁和碳酸钙，也是具有暂时硬度的硬水在长时间加热煮沸后生成沉淀的主要成分，故答案为：CaCO3、Mg（OH）2；
（4）阴离子交换树脂可以实现阴离子之间的交换，所以Cl-与阴离子交换树脂反应的方程式为：RN（CH3）3OH+Cl-═RN（CH3）3Cl+OH-，碱性环境下，镁离子易形成沉淀物，会堵塞了离子交换柱，所以离子交换树脂有时不起作用，故答案为：阴离子交换树脂交换出的OH-和Mg2+、Ca2+等反应生成沉淀堵塞了离子交换柱．
（1）A为用惰性电极电解饱和食盐水（含少量Ca2+、Mg2+）的装置．
①电解一段时间后，B中出现浑浊现象，请用离子方程式表示原因______．
此时电极a附近的现象为______，因此工业上电解所用的食盐水需精制．
②随反应的进行，C中溶液红色褪去，主要原因有两种可能．请按要求填写表格．
（2）电解饱和食盐水所得气体X，可应用于提取溴单质．现有流程图如下：
请回答：
①气体X的化学式为______，反应II的化学方程式为______．
②在母液苦卤中含有较多的NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等物质．用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），实验过程中应测定的数据有______．
③电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水，当浓度下降到20%时，收集到氯气的物质的量为______（溶于溶液中的氯气忽略不计，计算结果保留一位小数）．
正确答案
（1）惰性电极电解饱和食盐水，发生2NaCl+2H2O
①氯气在b电极生成后在B中与硫化钠发生氧化还原反应，该离子反应为Cl2+S2-=2Cl-+S↓，氢气在a电极产生，生成的NaOH与镁离子反应，观察到有无色气泡产生，溶液出现浑浊，
故答案为：Cl2+S2-=2Cl-+S↓；有无色气泡产生，溶液出现浑浊；
②C中溶液红色褪去，主要原因有两种可能，若为HClO的强氧化性褪色，则漂白性后再滴加酚酞不会恢复，或褪色的溶液中滴加NaOH溶液，颜色不会恢复，故答案为：
或
；
（2）①由流程可知，X为Cl2，具有氧化性，能将溴离子氧化为溴单质，该离子反应为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，故答案为：Cl2；SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；
②用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），应知道溶液的体积及Mg元素的质量，则需测定苦卤样品的体积、Mg（OH）2沉淀的质量，故答案为：苦卤样品的体积、Mg（OH）2沉淀的质量；
③电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水，当浓度下降到20%时，参加反应的NaCl为xmol，由2NaCl+2H2O
（1）A为用惰性电极电解饱和食盐水（含少量Ca2+、Mg2+）的装置。
①电解一段时间后，B中出现浑浊现象，请用离子方程式表示原因______________。此时电极a附近的现象为_____________，因此工业上电解所用的食盐水需精制。
②随反应的进行，C中溶液红色褪去，主要原因有两种可能。请按要求填写表格。
（2）电解饱和食盐水所得气体X，可应用于提取溴单质。现有流程图如下
请回答：
① 气体X的化学式为_______，反应II的化学方程式为____________________。
② 在母液苦卤中含有较多的NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等物质。用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），实验过程中应测定的数据有________________。
③ 电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水，当浓度下降到20%时，收集到氯气的物质的量为________________ (溶于溶液中的氯气忽略不计，计算结果保留一位小数) 。
正确答案
（1）① Cl2 + S2－= 2Cl－+ S↓；有无色气泡产生，溶液出现浑浊
②
（2）① Cl2；SO2＋Br2＋2H2O=2HBr＋H2SO4；② 苦卤样品的体积、Mg(OH)2沉淀的质量；
③ 97.7mol
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