- 从海水中提取重水——电解法
- 共657题
开发海洋，维持海洋的可持续发展是每个地球公民的神圣职责．请回答下面关于海洋的几个问题：
①近年来，我国沿海经常发生大面积的“赤潮”，造成养殖业重大损失．赤潮的发生主要是因为藻类的疯狂生长，与藻类疯长密切相关的元素是______和______（填元素符号）．
②海水淡化是国际上研究的热点问题，我国科学家在利用高分子膜进行海水淡化的研究上取得了一些成绩．如图，左侧为海水，右侧为经过一段时间后由左侧经高分子膜渗透得到的淡水，该变化是______变化（填“物理”或“化学”）．
正确答案
①造成赤潮现象主要是水体中富集大量营养元素造成，营养元素是指N、P等，故答案为：N；P；
②用高分子膜使海水淡化，类似于过滤，没有生成其他物质，所以海水淡化是物理变化，故答案为：物理．
海水中含有大量的氯化镁，从海水中提取镁的生产流程如图所示：
回答下列问题：
操作①主要是指______．试剂①可选用______，该反应的离子方程式为______．操作②是指______，经操作③最终可得金属镁，该反应的化学方程式是______．
正确答案
氢氧化镁是难溶性的固体，将不溶性的固体和溶液分离的方法是过滤，氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，离子方程式为：Mg（OH）2+2H+=Mg 2++2H2O，从溶液中析出固体采用蒸发结晶的方法，镁是活泼金属，在工业上采用电解氯化镁的方法冶炼镁，其电解反应方程式为：MgCl2
故答案为：过滤，盐酸，Mg（OH）2+2H+=Mg 2++2H2O，蒸发结晶，MgCl2
目前世界上60%的镁是从海水中提取的，某校学生设计从海水中提取镁的实验流程如下图．请思考并回答：
I．上述实验过程中涉及的①、②、③反应属于氧化还原反应的是______（填序号）．
II．从海水中提取镁的过程中，为实现对镁离子的富集，有三种预设方案：
A．直接往海水中加沉淀剂；
B．加热蒸发海水后，加入沉淀剂；
C．利用晒盐后的苦卤水，加入沉淀剂．
通过分析比较，你认为方案______正确（填序号），其理由是______．
III．从海水中提取镁的过程中，另一重要的环节是实现对Mg2+的分离．
（1）为了使镁离子完全沉淀下来，若加入足量的试剂甲为澄清的石灰水，其反应的离子方程式为______．
（2）加入试剂甲后，能够分离得到Mg（OH）2沉淀的方法是______（填实验操作名称）．
正确答案
①的反应为MgSO4+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaSO4，元素的化合价未变，不是氧化还原反应；
②的反应为：Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O，元素的化合价未变，不是氧化还原反应；
③反应为：MgCl2
故答案为：③；
II．A．直接往海水中加沉淀剂，因海水中镁离子浓度小，使用的沉淀剂的量较大，且不利于收集氢氧化镁，故A错误；
B．加热蒸发海水后，加入沉淀剂，因高温蒸发海水，消耗的能源多，成本太高，故B错误；
C．利用晒盐后的苦卤水，加入沉淀剂，因节约能源，成本低，与选项A相比镁离子浓度高，有利于镁元素的富集，故C正确；
故答案为：C；该方法因Mg2+浓度大，节约能源，成本较低；
III．（1）根据镁离子能与氢氧根离子反应生成沉淀：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，故答案为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；
（3）因Mg（OH）2不溶于水，可用过滤的方法进行分离，故答案为：过滤．
如图是海水资源综合利用的示意图．请回答：
（1）海水制盐的方法是______，过程a中主要的操作方法是______；
（2）过程b中电解熔融MgCl2的化学方程式为______；
（3）过程c中电解饱和食盐水的化学方程式______．
正确答案
（1）海水制盐的方法是将海水中的水蒸发从而得到氯化钠晶体的过程，氯化镁的结晶水合物失去结晶水的过程是蒸发，但是要在氯化氢气流中进行，因为镁离子易水解，故答案为：蒸发结晶；蒸发；
（2）电解熔融的氯化镁可以得到金属镁和氯气，方程式为：MgCl2
（3）电解饱和食盐水可以得到烧碱、氢气和氯气，方程式为：2NaCl+2H2O
如图是某化工厂对海水资源的综合利用的示意图．
（1）目前国际上实用的“海水淡化”主要技术之一是蒸馏法．蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，由此可判断蒸馏法是：______（填物理变化、化学变化）
（2）工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，又称为“氯碱工业”．电解饱和食盐水的离子方程式为：______．阳极产生气体的如何检验______．利用电解所得气体制36.5%的浓盐酸100t，最少需要消耗食盐：______t．
（3）分离出粗盐的母液中含有Mg2+，从图中可看出对母液进行一系列的加工可制得金属镁．
①在母液中加入石灰乳所起的作用是：______．
②从充分利用当地海洋化学资源，就地取材，经济效益的角度考虑，生产生石灰的原料可是：______．
③电解熔融氯化镁的化学方程式是：______．
④氮气和氩是两种化学性质相对稳定的气体，都可用做白炽灯的填充气体．但工业上冷却电解无水氯化镁所得的镁蒸气时，却选择稀有气体氩．试用化学反应方程式解释不选用氮气的原因：______．
正确答案
（1）蒸馏法是将海水变成蒸汽，蒸汽经过冷却而得高纯度淡水，水的状态变化，属于物理变化；故答案为：物理变化；
2）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时溶液中生成氢氧化钠，方程为：2Cl-+2H2O
HCl～NaCl
36.5t 58.5t
所以最少需要消耗食盐58.5t；
故答案为：2Cl-+2H2O
（3）①氢氧根离子能与镁离子反应生产氢氧化镁沉淀，所以在母液中加入石灰乳所起的作用是提供氢氧根离子和镁离子反应生产氢氧化镁；
故答案为：提供氢氧根离子和镁离子反应生产氢氧化镁；
②贝壳的主要成分为碳酸钙，碳酸钙加热分解得到氧化钙，氧化钙与水反应生成石灰乳，所以生产生石灰的主要原料是贝壳；
故答案为：贝壳；
③电解熔融氯化镁生成Mg和氯气，反应方程式为：MgCl2
④镁是活泼的金属，它能和氮气反应，生成氮化镁，3Mg+N2
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