- 海水淡化——电渗析法
- 共1009题
据科学家预测：再过100年后，全球气温估计将上升大约1.4～5.8℃．根据这一预测，全球气温上升将给全球环境带来不可估测影响，其中水资源的匮乏将是首当其冲．海水占地球总储水量的97.2%．若把海水淡化和化工生产结合起来，既能解决淡水资源缺乏的问题，又能充分利用海洋资源．
（1）就目前技术而言，结合能源消耗等问题，下列适用于“海水淡化”的技术是______（填序号）．
A．蒸馏法 B．电渗析法 C．冷结法 D．离子交换法 E．反渗透法
（2）远古时代就利用海水晒盐，此项技术属于物质分离实验操作中的______．
（3）海水晒盐得到的母液中，还有大量的镁、钾离子和一定量的溴、碘化合物．其中通过先进的分离技术得到MgCl2•6H2O产品，此产品还需要在不断通入“干燥氯化氢”的条件下脱水才能得到无水MgCl2，此原因是：______；如果实验以海水、氯气等为基本原料来制得单质溴、碘，最基本操作过程是______、______、______．
（4）钛被称为21世纪金属，具有密度小、强度大，不溶于一般的强酸、强碱等优良性能，广泛用于航空、航天以及生物医学等领域．工业上可以用Mg高温还原TiCl4而制得．请设计合理的实验操作，处理上述反应产物，得到纯钛，简述操作过程：______．
正确答案
解：（1）目前淡化海水的方法有多种，如：蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法、冷冻法、离子交换法、反渗透法等，结合能源消耗等问题冷冻法、离子交换法、反渗透法消耗能量少，
故答案为：CDE；
（2）海水晒盐，此项技术属于物质分离实验操作中的蒸发结晶方法，
故答案为：蒸发结晶；
（3）MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2，若直接加热MgCl2•6H2O，会促进Mg2+水解，得不到无水MgCl2，因Mg2+水解呈酸性，加盐酸或在氯化氢气流中可抑制Mg2+水解，故一定条件为在HCl气流中，目的是抑制Mg2+水解；如果实验以海水、氯气等为基本原料来制得单质溴、碘，最基本操作过程是通入氯气氧化溴离子、碘离子为溴单质，碘单质，利用分液的方法加入萃取剂分液方法得到，最后依据沸点采取蒸馏的方法得到单质，
故答案为：抑制MgCl2水解，防止生成Mg（OH）2；氧化（通氯气）；萃取（萃取、分液）；蒸馏；
（4）用Mg高温还原TiCl4而制得氯化镁和钛，钛不溶于一般的强酸、强碱等优良性能，加入盐酸溶解过量的镁，热量氯化镁，过滤洗涤干燥得到纯钛，
故答案为：将产物加入足量的稀盐酸、过滤、洗涤、干燥，得到纯钛．
解析
解：（1）目前淡化海水的方法有多种，如：蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法、冷冻法、离子交换法、反渗透法等，结合能源消耗等问题冷冻法、离子交换法、反渗透法消耗能量少，
故答案为：CDE；
（2）海水晒盐，此项技术属于物质分离实验操作中的蒸发结晶方法，
故答案为：蒸发结晶；
（3）MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2，若直接加热MgCl2•6H2O，会促进Mg2+水解，得不到无水MgCl2，因Mg2+水解呈酸性，加盐酸或在氯化氢气流中可抑制Mg2+水解，故一定条件为在HCl气流中，目的是抑制Mg2+水解；如果实验以海水、氯气等为基本原料来制得单质溴、碘，最基本操作过程是通入氯气氧化溴离子、碘离子为溴单质，碘单质，利用分液的方法加入萃取剂分液方法得到，最后依据沸点采取蒸馏的方法得到单质，
故答案为：抑制MgCl2水解，防止生成Mg（OH）2；氧化（通氯气）；萃取（萃取、分液）；蒸馏；
（4）用Mg高温还原TiCl4而制得氯化镁和钛，钛不溶于一般的强酸、强碱等优良性能，加入盐酸溶解过量的镁，热量氯化镁，过滤洗涤干燥得到纯钛，
故答案为：将产物加入足量的稀盐酸、过滤、洗涤、干燥，得到纯钛．
空气吹出法工艺，是目前“海水提溴”的最主要方法之一．其工艺流程如下：
（1）溴在周期表中位于______周期______族．
（2）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，理由是______．
（3）步骤④利用了SO2的还原性，反应的离子方程式为______．
（4）步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80-90℃．温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：______．
（5）步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离．分离仪器的名称是______．
（6）步骤①、②之后并未直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”、“SO2吸收”、“氯化”后再蒸馏，这样操作的意义是______．
正确答案
4
VIIA
酸化可抑制Cl2、Br2与水反应
Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-
温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低
分液漏斗
“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低．
解析
解：（1）因溴在氯的下一周期，与氯在同一主族，所以溴在周期表中位于第4周期VIIA族，故答案为：4，VIIA；
（2）氯气、溴单质与水之间能发生反应，酸化可抑制它们与水的反应，故答案为：酸化可抑制Cl2、Br2与水反应；
（3）因SO2和氯气、水反应生成硫酸和氢溴酸：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4，故答案为：Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；（4）在溴水中，溴的沸点是58.5°C，水的是100°C，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低，故答案为：温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低；
（5）因液溴与溴水不相溶，用分液漏斗分离，故答案为：分液漏斗；
（6）海水中溴离子的含量较少，在海水提取溴之前，必须进行海水浓缩，故答案为：“空气吹出、SO2吸收、氯化”的过程实际上是一个Br2的浓缩过程，与直接蒸馏含Br2海水相比效率更高，消耗能源少，成本降低．
如图所示，利用海水可提取很多重要的化工原料．
下列有关说法正确的是．（ ）
正确答案
解析
解：A、除去粗盐中的SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质，先除硫酸根离子，需要BaCl2溶液，再除镁离子，需要NaOH溶液，最后除钙离子，加入Na2CO3溶液，故A错误；
B、氯碱工业中，电解池的阳极材料也是惰性的，故B错误；
C、由③的转化可知，结晶水合物失去结晶水并生成氯化镁，为防止镁离子水解，应在酸性条件下进行，故C错误；
D、由④可知NaBr→Br2，NaBr中溴元素的化合价为-1价，单质中溴元素的化合价为0，则在反应中溴元素的化合价升高，由信息可知溴元素被氧化，第⑤、⑥步是溴的提纯，既有溴元素被氧化也有溴元素被还原；故D正确；
故选D．
关于海水综合利用问题，下列说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．根据电解原理分析，电解饱和食盐水是电能转化为化学能，故A正确；
B．氯化镁为强酸弱碱盐易水解，为防止水解，过程②中结晶出的MgCl2•6H2O要氯化氢氛围中加热脱水制得无水MgCl2，故B正确；
C．过程①加入的药品顺序为：NaOH溶液→Na2CO3溶液→BaCl2溶液→过滤后加盐酸，氢氧化钠沉淀镁离子，碳酸根离子除去钙离子，钡离子除去硫酸根离子，过滤后加盐酸，稀盐酸不能除去氯化钡溶液，所以会产生杂质，故C错误；
D．溴离子被氧化为溴单质后，被二氧化硫吸收生成溴离子，加入氧化剂氧化溴离子为溴单质，富集溴元素，从第③步到第④步的目的是为了浓缩富集溴，故D正确；
故选C．
[化学--选修化学与技术]
沿海地区有着丰富的海水资源，海水占地球总储水量的97.4%，海水是人类宝贵的自然资源，若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海水资源，从海水中可以提取多种化工原料，如图是某工厂对海水资源综合利用的示意图：
（1）请列举海水淡化的两种方法______、______．
（2）使用离子交换树脂与水中的离子进行交换也是常用的水处理技术．聚丙烯酸钠是一种离子交换树脂，写出聚丙烯酸钠单体的结构简式______．
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br -，其目的是：______．
步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式______
（4）在制取无水氯化镁时需要在干躁的HCl气流中加热MgCl2．6H2O的原因______．
（5）电解无水氯化镁所得的镁蒸气在特定的环境里冷却后即为固体镁，下列物质中可以用做镁蒸气的冷却剂的是______
A．H2 B．CO2 C．空气 D．O2 E．水蒸气
（6）苦卤（海水蒸发结晶分离出食盐后的母液）中含有较多的NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4等物质．用沉淀法测定苦卤中MgCl2的含量（g/L），测定过程中应获取的数据有______．
正确答案
解：（1）海水淡化即利用海水脱盐生产淡水的过程，常见的方法有：蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法等，故答案为：蒸馏法；电渗析法；
（2）聚丙烯酸钠是丙烯酸钠加聚反应的产物，根据聚合物找单体的方法，则单体为丙烯酸钠，结构简式为：CH2=CHCOONa，故答案为：CH2=CHCOONa；
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，是为了富集溴元素，用SO2水溶液吸收Br2的原理方程式为：
Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-，故答案为：富集溴元素；Br2+SO2+2H2O═4H++SO2-4+2Br-；
（4）氯化镁中的镁离子易水解，在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2•6H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2，
故答案为：在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2，6H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2；
（5）能和金属镁发生反应的气体：氮气、氧气、二氧化碳、水，所以可以用氢气做镁蒸气的冷却剂，故选A；
（6）苦卤中含有MgCl2、MgSO4两种含镁离子的盐，测定苦卤中MgCl2的含量必须将硫酸镁中的镁离子去除，可以先用足量BaCl2溶液沉淀硫酸根离子，求出硫酸根离子的总量，并求出MgSO4的量，然后用足量NaOH溶液沉淀Mg2+，求出总的Mg2+，减去MgSO4中的Mg2+得到MgCl2的量，
故答案为：苦卤样品体积、加入NaOH溶液后生成Mg（OH）2的质量、加入BaCl2溶液后生成BaSO4的质量．
解析
解：（1）海水淡化即利用海水脱盐生产淡水的过程，常见的方法有：蒸馏法、膜法、冷冻法、离子交换法等，故答案为：蒸馏法；电渗析法；
（2）聚丙烯酸钠是丙烯酸钠加聚反应的产物，根据聚合物找单体的方法，则单体为丙烯酸钠，结构简式为：CH2=CHCOONa，故答案为：CH2=CHCOONa；
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，是为了富集溴元素，用SO2水溶液吸收Br2的原理方程式为：
Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-，故答案为：富集溴元素；Br2+SO2+2H2O═4H++SO2-4+2Br-；
（4）氯化镁中的镁离子易水解，在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2•6H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2，
故答案为：在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2，6H2O受热产生的水汽，故能得到无水MgCl2；
（5）能和金属镁发生反应的气体：氮气、氧气、二氧化碳、水，所以可以用氢气做镁蒸气的冷却剂，故选A；
（6）苦卤中含有MgCl2、MgSO4两种含镁离子的盐，测定苦卤中MgCl2的含量必须将硫酸镁中的镁离子去除，可以先用足量BaCl2溶液沉淀硫酸根离子，求出硫酸根离子的总量，并求出MgSO4的量，然后用足量NaOH溶液沉淀Mg2+，求出总的Mg2+，减去MgSO4中的Mg2+得到MgCl2的量，
故答案为：苦卤样品体积、加入NaOH溶液后生成Mg（OH）2的质量、加入BaCl2溶液后生成BaSO4的质量．
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