- 海水淡化——电渗析法
- 共1009题
（2015秋•重庆校级月考）将海水淡化与浓缩海水资源化结合起来是综合利用海水的重要途径之一．一般是先将海水淡化获得淡水，再从剩余的浓缩海水中通过一系列工艺流程提取其他产品．
（1）如图1，用惰性电极在电场中利用膜技术（阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）淡化海水，该方法称为电渗析法．
①图1中膜a应选择______膜，阳极的电极反应式为______；
②电渗析法还可以用来处理电镀废液，写出用该方法处理含硫酸铜废液时（使用惰性电极）所发生的电极反应：阴极______阳极______；
（2）海水中的溴的储量丰富，约占地球溴总储量的99%，故溴有“海洋元素”之称．工业上是将氯气通入到含溴离子的浓缩海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴．该方法中反应的离子方程式依次为①Cl2+2Br-=Br2+2Cl-
②3Br2+3CO32-=BrO3-+5Br-+3CO2↑③______；产生1molBr2时，该反应转移的电子数为______．
（3）海水中的氘（含HDO 0.03‰）发生聚变的能量，足以保证人类上亿年的能源消费，工业上可采用“硫化氢-水双温交换法”富集HDO．其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质，在25℃和100℃两种不同温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO． 如图2为“硫化氢-水双温交换法”所发生的两个反应中涉及的四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线．写出100℃时所发生的反应的化学方程式______；工业上富集HDO的生产过程中，可以循环利用的一种物质是______．
正确答案
解：（1）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，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，
故答案为：阴离子交换膜；2Cl--2e-=Cl2↑；
②溶液中共有4中离子Cu2+，H+，在阴极上阳离子放电，放电顺序：Cu2+＞H+，阴极反应为：2Cu2++4e-=2Cu，在阳极上阴离子放电，放电顺序：阳极反应为：OH-＞SO42-，4OH--4e-=O2↑+2H2O，
故答案为：2Cu2++4e-=2Cu； 4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（2）依据题干叙述可知溴酸根离子和溴离子在酸性条件下发生价态归中反应，其离子反应方程式为：BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O；BrO3-由正五价降为0价；还原剂是化合价升高的物质，Br-由正五价升为0价，产生3molBr2时，转移电子数为：5mol，所以产生1molBr2时转移的电子数为
故答案为：BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O；
（3）物质的量减少的是反应物，增加的是生成物，反应物为H2S，HDO，生成物为HDS，H2O，反应的化学方程式为H2S+HDO=HDS+H2O，HDS中的氢原子可以继续与HDO反应，故H2S可循环利用，
故答案为：H2S+HDO=HDS+H2O；H2S．
解析
解：（1）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，阳极的电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，
故答案为：阴离子交换膜；2Cl--2e-=Cl2↑；
②溶液中共有4中离子Cu2+，H+，在阴极上阳离子放电，放电顺序：Cu2+＞H+，阴极反应为：2Cu2++4e-=2Cu，在阳极上阴离子放电，放电顺序：阳极反应为：OH-＞SO42-，4OH--4e-=O2↑+2H2O，
故答案为：2Cu2++4e-=2Cu； 4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（2）依据题干叙述可知溴酸根离子和溴离子在酸性条件下发生价态归中反应，其离子反应方程式为：BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O；BrO3-由正五价降为0价；还原剂是化合价升高的物质，Br-由正五价升为0价，产生3molBr2时，转移电子数为：5mol，所以产生1molBr2时转移的电子数为
故答案为：BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O；
（3）物质的量减少的是反应物，增加的是生成物，反应物为H2S，HDO，生成物为HDS，H2O，反应的化学方程式为H2S+HDO=HDS+H2O，HDS中的氢原子可以继续与HDO反应，故H2S可循环利用，
故答案为：H2S+HDO=HDS+H2O；H2S．
海水中提取溴的过程发生反应：5NaBr+NaBrO3+3H2SO4=3Br2+3Na2SO4+3H2O，与该反应原理最相似的是（ ）
正确答案
解析
解：A．化合价变化的分别是溴元素和氯元素，不是归中反应类型，故A错误；
B．该反应中化合价变化的元素是溴和碘元素，所以不是归中反应类型，故B错误；
C．硫元素的化合价从-2价升到0价，还有的从+4价降到0价，属于氧化还原反应中的归中反应类型，故C正确；
D．该反应中氯元素的化合价从0价变为+1价和-1价，属于歧化反应，故D错误；
故选C．
其步骤为：
①将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰，并将石灰制成石灰乳；②将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）2沉淀；③在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液，再经蒸发结晶得到MgCl2•6H2O；④将MgCl2•6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2；⑤电解熔融的MgCl2可得到Mg．
请回答以下问题：
（1）步骤③中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而在实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有______、玻璃棒、酒精灯、铁架台等．
（2）请写出步骤②、⑤中发生反应的化学方程式：
②______，
⑤______．
（3）上述提取镁的流程中，在降低成本、减少污染方面做了一些工作，请写出其中循环利用的物质是______．
正确答案
解：（1）依据蒸发溶液实验基本操作分析需要的仪器为：蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台等；
故答案为：蒸发皿；
（2）②是氢氧化钙石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Ca（OH）2+Mg2+=Mg（OH）2↓+Ca2+；
故答案为：Ca（OH）2+Mg2+=Mg（OH）2↓+Ca2+；
⑤是电解固体氯化镁生成氯气和镁的反应，化学方程式为：MgCl2
故答案为：MgCl2
（3）提取镁的流程中，降低成本、减少污染方面是利用生成的氯气生产氯化氢，减少污染，利用贝壳分解生成氧化钙制备氢氧化钙，降低成本，其中循环利用的物质是氯气，
故答案为：氯气．
解析
解：（1）依据蒸发溶液实验基本操作分析需要的仪器为：蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、铁架台等；
故答案为：蒸发皿；
（2）②是氢氧化钙石灰乳和镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Ca（OH）2+Mg2+=Mg（OH）2↓+Ca2+；
故答案为：Ca（OH）2+Mg2+=Mg（OH）2↓+Ca2+；
⑤是电解固体氯化镁生成氯气和镁的反应，化学方程式为：MgCl2
故答案为：MgCl2
（3）提取镁的流程中，降低成本、减少污染方面是利用生成的氯气生产氯化氢，减少污染，利用贝壳分解生成氧化钙制备氢氧化钙，降低成本，其中循环利用的物质是氯气，
故答案为：氯气．
【化学--化学与技术】
溴是海水中重要的非金属元素，地球上99%的溴元素以Br-的形式存在于海水中，因此溴被称为“海洋元素”．目前，从海水中提取溴是世界各国生产溴的主要方法，其工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）写出步骤①中反应的离子方程式______．
（2）步骤③在______ （填设备名称）中完成，反应的化学方程式为______．
（3）在步骤⑤蒸馏的过程中，温度控制在80℃～90℃，温度过高或过低于不利于生产，其原因是______．
（4）溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是______．
正确答案
2Br-+Cl2=2Cl-+Br2
吸收塔
SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4
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，回收率太低
四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重
解析
解：（1）氧化性氯气比溴强，溴离子容易被氯气氧化为溴的单质，反应为：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，故答案为：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；
（2）溴单质有氧化性，二氧化硫具有还原性，二者之间的反应为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，故答案为：SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；
（3）溴的沸点是58.5°C，温度应控制在80～90℃最佳，温度控制过高，水会沸腾，溴蒸气中有水，温度过低，溴蒸气不易挥发，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；
（4）用四氯化碳固然可以提取溴，但是从经济效益考虑不合适，环境污染也很严重，故答案为：四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重．
请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称：______，冷却水从______进，______出；
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡胶管，其原因是______．
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中如何控制关键条件：______．
④C中液体产生颜色为______；
⑤烧杯A的作用______，D中液体的作用是______．
正确答案
解：①冷凝管是实验室常见的仪器，使用时冷凝水从下口进，上口出；
②因溴具有强腐蚀性，可以腐蚀橡胶，所以不能用橡胶塞和橡胶管；
③根据沸点不同而提纯Br2，所以要控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分；
④因C中液体是溴，而液溴的颜色为深红棕色；
⑤因水浴加热使液体受热均匀；进入D装置的物质为溴蒸汽，溴蒸汽能与碱反应；
故答案为：①冷凝管；m n；
②溴具有强腐蚀性，可以腐蚀橡胶；
③要控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分；
④深红棕色；
⑤使液体受热均匀，与溴蒸汽反应；
解析
解：①冷凝管是实验室常见的仪器，使用时冷凝水从下口进，上口出；
②因溴具有强腐蚀性，可以腐蚀橡胶，所以不能用橡胶塞和橡胶管；
③根据沸点不同而提纯Br2，所以要控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分；
④因C中液体是溴，而液溴的颜色为深红棕色；
⑤因水浴加热使液体受热均匀；进入D装置的物质为溴蒸汽，溴蒸汽能与碱反应；
故答案为：①冷凝管；m n；
②溴具有强腐蚀性，可以腐蚀橡胶；
③要控制温度计b的温度，并收集59℃时的馏分；
④深红棕色；
⑤使液体受热均匀，与溴蒸汽反应；
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