- 海水淡化——电渗析法
- 共1009题
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）溴在周期表中位于第______周期，第______族．
（2）步骤②中反应的离子方程式是______．
（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______．
正确答案
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）步骤②为氯气与溴离子反应生成溴单质，反应的离子方程式为：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，
故答案为：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-；
（3）SO2和溴单质、水反应生成硫酸和氢溴酸，反应的离子方程式为：Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-，
故答案为：Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；
（4）因液溴与溴水不相溶，可用分液漏斗通过分液操作分离，
故答案为：分液漏斗．
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）步骤②为氯气与溴离子反应生成溴单质，反应的离子方程式为：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，
故答案为：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-；
（3）SO2和溴单质、水反应生成硫酸和氢溴酸，反应的离子方程式为：Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-，
故答案为：Br2+SO2+2H2O=4H++2Br-+SO42-；
（4）因液溴与溴水不相溶，可用分液漏斗通过分液操作分离，
故答案为：分液漏斗．
海水是巨大的资源宝库，利用海水提取食盐的过程如图所示．回答下列问题：
（1）①粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，精制时所用试剂为：A：盐酸；B：BaCl2溶液；C：NaOH溶液；D：Na2CO3溶液．加入试剂的顺序是______．
②电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为____________，
与电源负极相连的电极附近溶液pH的变化是______．
（2）工业上从海水中提取的NaCl，可用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱，①则气体B是______（填化学式），由NaCl制取纯碱反应的化学方程为______、______．
（3）采用空气吹出法从浓海水吹出Br2，并用纯碱吸收．碱吸收溴的主要反应是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3，吸收3mol Br2时，转移的电子数为______个．
（4）海水提镁的一段工艺流程如图：
浓海水的主要成分如下：
该工艺过程中，脱硫阶段主要反应的离子方程式为______，1L浓海水最多可得到产品2的物质的量为______mol．
正确答案
解：（1）①因用蒸发结晶的方法可以从海水中获得食盐，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CBDA或BCDA，
故答案为：CBDA或BCDA；
②电解饱和食盐水时，与正极相连的阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑，与负极相连的阴极发生的反应是：2H++2e=H2↑，H+不断消耗，使得溶液中C（OH-）增大，pH变大，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；变大；
（2）向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，则气体B是二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱，上述反应的化学方程式分别为NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：CO2；NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（3）反应中Br2起氧化剂、还原剂作用，根据电子转移守恒可知，2×n氧化剂（Br2）=2×5×n还原剂（Br2），故n氧化剂（Br2）：n还原剂（Br2）=5：1，故吸收1mol Br2时，转移的电子数为N=3mol×2×
故答案为：5NA；
（4）工艺流程合成步骤中加入石灰乳，沉降后，将过滤后的滤液进行脱硫，用Ca2+沉淀SO42-生成CaSO4沉淀，离子方程式为：Ca2++SO42-=CaSO4↓，采用过滤的方法得到产品1为CaSO4，滤液中加入石灰乳，发生反应为Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，合成中应得到Mg（OH）2沉淀，过滤、干燥的产品2为Mg（OH）2，
溶液中m（Mg2+）=1L×28.8g/L=28.8g，
Mg2+～Mg（OH）2
24g 58g
28.8g m[Mg（OH）2]
m[Mg（OH）2]=28.8g×
故答案为：Ca2++SO42-=CaSO4↓；1.2；
解析
解：（1）①因用蒸发结晶的方法可以从海水中获得食盐，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CBDA或BCDA，
故答案为：CBDA或BCDA；
②电解饱和食盐水时，与正极相连的阳极发生的反应是2Cl--2e-=Cl2↑，与负极相连的阴极发生的反应是：2H++2e=H2↑，H+不断消耗，使得溶液中C（OH-）增大，pH变大，
故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；变大；
（2）向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，则气体B是二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱，上述反应的化学方程式分别为NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：CO2；NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（3）反应中Br2起氧化剂、还原剂作用，根据电子转移守恒可知，2×n氧化剂（Br2）=2×5×n还原剂（Br2），故n氧化剂（Br2）：n还原剂（Br2）=5：1，故吸收1mol Br2时，转移的电子数为N=3mol×2×
故答案为：5NA；
（4）工艺流程合成步骤中加入石灰乳，沉降后，将过滤后的滤液进行脱硫，用Ca2+沉淀SO42-生成CaSO4沉淀，离子方程式为：Ca2++SO42-=CaSO4↓，采用过滤的方法得到产品1为CaSO4，滤液中加入石灰乳，发生反应为Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，合成中应得到Mg（OH）2沉淀，过滤、干燥的产品2为Mg（OH）2，
溶液中m（Mg2+）=1L×28.8g/L=28.8g，
Mg2+～Mg（OH）2
24g 58g
28.8g m[Mg（OH）2]
m[Mg（OH）2]=28.8g×
故答案为：Ca2++SO42-=CaSO4↓；1.2；
（2015秋•洛阳月考）海洋中有丰富的食品、矿产、能源、药物和水产资源，如图为海水利用的部分过程．下列有关说法不正确的是（ ）
A过程①中除去粗盐中的SO
B过程②中应先通入NH3再通入CO2气体
C过程③中结晶出的MgCl2•6H2O要在HCl氛围中加热脱水制得无水MgCl2
D从第⑤～⑥步的目的是浓缩、富集溴单质
正确答案
解析
解：A．镁离子用氢氧根离子沉淀，加入过量的氢氧化钠可以将镁离子沉淀，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，再进行过滤，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，所以正确的顺序为NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸，故A错误；
B．二氧化碳与水反应形成不稳定的碳酸，致使水吸收二氧化碳量较少，氨气在水中的溶解度大于二氧化碳，先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应，更有利于二氧化碳气体的吸收，所以过程②中应先通入NH3再通入CO2气体，故B正确；
C．在过程③中的MgCl2•6H2O灼烧过程中镁离子易水解生成氢氧化镁，在氯化氢气体中脱水可以抑制镁离子水解，故C正确；
D．第⑤步将溴单质被还原为溴离子，第⑥步中溴离子被氧化为溴单质，过程的目的是浓缩，目的是浓缩、富集溴单质，故D正确；
故选A．
从海水中可以获得淡水、食盐，并可提取镁和溴等物质．
（一）海水淡化的方法主要有______（填一种）．
（二）从海水中提取溴和镁的流程如图所示：
（1）提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是______；②中SO2表现______（填“氧化”或“还原”）性；第二次通入Cl2后，要提取Br2还要进行的操作为______．
（2）为了实现对镁离子的富集，①中加入的足量试剂是______（填化学式）；
试从节约能源，提高金属镁的纯度分析，以下最适宜的冶炼的方法是______（填字母）．
A．Mg（OH）2
B．Mg（OH）2
C．Mg（OH）2
D．Mg（OH）2 
正确答案
解：（一）淡化海水，应将水与海水中的盐进行分离，常用方法有蒸馏、电渗析以及离子交换法等，最简单的是蒸馏的方法，故答案为：蒸馏；
（二）向苦卤中加入试剂①得到Mg（OH）2，且不能引入新的杂质离子，则①应该是NaOH，Mg（OH）2溶于稀盐酸得到MgCl2溶液，将MgCl2.6H2O在HCl氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg；
向溶液中通入过量Cl2，发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，得到低浓度的Br2，用热空气将Br2吹出，然后用二氧化硫还原溴得到溴离子，反应方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，向氢溴酸中通入氯气，发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，从而得到高浓度的Br2，
（1）通过以上分析知，提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；②中发生的反应为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，S元素化合价由+4价变为+6价，所以SO2表现还原性；从溴水中获取溴单质采用萃取的方法，所以第二次通入Cl2后，要提取Br2还要进行的操作为萃取，
故答案为：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；还原；萃取；
（2）通过以上分析知，为了实现对镁离子的富集，①中加入的足量试剂是NaOH，
A．氧化镁熔点很高，电解熔融态氧化镁会增加成本，故不适合；
B．真空、高温还原MgO增加成本，且条件难以控制，故不适合；
C．镁是活泼金属，采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，故适合；
D．镁是活泼金属，不能采用置换法获取，故不适合；
故选C；
故答案为：NaOH；C．
解析
解：（一）淡化海水，应将水与海水中的盐进行分离，常用方法有蒸馏、电渗析以及离子交换法等，最简单的是蒸馏的方法，故答案为：蒸馏；
（二）向苦卤中加入试剂①得到Mg（OH）2，且不能引入新的杂质离子，则①应该是NaOH，Mg（OH）2溶于稀盐酸得到MgCl2溶液，将MgCl2.6H2O在HCl氛围中脱水得到MgCl2，电解熔融MgCl2得到Mg；
向溶液中通入过量Cl2，发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，得到低浓度的Br2，用热空气将Br2吹出，然后用二氧化硫还原溴得到溴离子，反应方程式为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，向氢溴酸中通入氯气，发生反应2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，从而得到高浓度的Br2，
（1）通过以上分析知，提取Br2时，第一次通入Cl2后发生反应的离子方程式是2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；②中发生的反应为SO2+2H2O+Br2=H2SO4+2HBr，S元素化合价由+4价变为+6价，所以SO2表现还原性；从溴水中获取溴单质采用萃取的方法，所以第二次通入Cl2后，要提取Br2还要进行的操作为萃取，
故答案为：2Br-+Cl2=2Cl-+Br2；还原；萃取；
（2）通过以上分析知，为了实现对镁离子的富集，①中加入的足量试剂是NaOH，
A．氧化镁熔点很高，电解熔融态氧化镁会增加成本，故不适合；
B．真空、高温还原MgO增加成本，且条件难以控制，故不适合；
C．镁是活泼金属，采用电解熔融氯化镁的方法冶炼镁，故适合；
D．镁是活泼金属，不能采用置换法获取，故不适合；
故选C；
故答案为：NaOH；C．
溴单质具有广泛的工业价值，查阅资料知：Br2的沸点为59℃，微溶于水，有毒性．某化学小组模拟工业流程从浓缩的海水中提取液溴，主要实验装置（夹持装置略去）及操作步骤如下：
①连接A与B，关闭活塞b、d，打开活塞a、c，向A中缓慢通入Cl2至反应结束；
②关闭a、c，打开b、d，向A中鼓入足量热空气；
③进行步骤②的同时，向B中通入足量SO2；
④关闭b，打开a，再通过A向B中缓慢通入足量Cl2；
⑤将B中所得液体进行蒸馏，收集液溴．
请回答：
（1）判断步骤①中反应已经结束的最简单方法为______．
（2）步骤②鼓入热空气的作用为______；步骤③B中发生的主要反应的离子方程式为______．
（3）综合分析步骤①、②、③和④，这四步操作的最终目的为______．
（4）此实验中尾气可用______（填选项字母）吸收处理．
a．水 b．浓硫酸 c．NaOH溶液 d．饱和NaCl溶液
（5）步骤⑤中，蒸馏用到的玻璃仪器除酒精灯、温度计、尾接管、锥形瓶外，还有______和______；要达到提纯溴的目的，操作中应控制的关键条件为______．
（6）若直接连接A与C，进行步骤①和②，充分反应后，向锥形瓶中滴加稀硫酸，再经步骤⑤，也能制得液溴．滴加稀硫酸之前，C中反应生成了NaBr、NaBrO3等，该反应的化学方程式为______．
（7）与B装置相比，采用C装置的优点为______．
正确答案
解：（1）氯气为黄绿色气体，反应完毕应剩余氯气，
故答案为：A中液面上方出现黄绿色气体；
（2）溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出Br2；二氧化硫具有还原性，把单质溴还原为溴离子，反应的方程式为Br2+SO2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；
故答案为：使A中生成的Br2随空气流进入B中；Br2+SO2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；
（3）步骤①制取溴，步骤②使溴挥发，步骤③吸收溴成溴离子，步骤④生成溴，故这四步操作的最终目的为富集溴，
故答案为：富集溴；
（4）氯气不可能完全反应，氯气和溴离子反应生成溴单质，未反应的二氧化硫、氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以用碱液吸收；
故答案为：c；
（5）蒸馏需要蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、温度计、牛角管和锥形瓶等；达到提纯溴的目的，操作中应控制的关键条件是把温度控制在溴的沸点59°C，并收集该温度下的馏分，
故答案为：冷凝管（或冷凝器）；蒸馏烧瓶；控制温度计温度，并收集59℃时的馏分；
（6）根据题给信息，溴和碳酸钠反应生成了溴化钠和溴酸钠，据此写出反应方程式为：Br2+Na2CO3→NaBr+NaBrO3，根据化合价升降总数相等配平为：3Br2+3Na2CO3→5NaBr+NaBrO3，根据原子守恒，还有产物二氧化碳3mol，故反应方程式为：3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑，
故答案为：3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑；
（7）采用C装置，步骤少，减少了二氧化硫的污染，
故答案为：操作简单，污染小．
解析
解：（1）氯气为黄绿色气体，反应完毕应剩余氯气，
故答案为：A中液面上方出现黄绿色气体；
（2）溴易挥发，升高温度促进其挥发，所以通入热空气的目的是吹出Br2；二氧化硫具有还原性，把单质溴还原为溴离子，反应的方程式为Br2+SO2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；
故答案为：使A中生成的Br2随空气流进入B中；Br2+SO2+2H2O═4H++2Br-+SO42-；
（3）步骤①制取溴，步骤②使溴挥发，步骤③吸收溴成溴离子，步骤④生成溴，故这四步操作的最终目的为富集溴，
故答案为：富集溴；
（4）氯气不可能完全反应，氯气和溴离子反应生成溴单质，未反应的二氧化硫、氯气和溴都有毒，不能直接排空，且这几种物质都能和碱反应，所以用碱液吸收；
故答案为：c；
（5）蒸馏需要蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、温度计、牛角管和锥形瓶等；达到提纯溴的目的，操作中应控制的关键条件是把温度控制在溴的沸点59°C，并收集该温度下的馏分，
故答案为：冷凝管（或冷凝器）；蒸馏烧瓶；控制温度计温度，并收集59℃时的馏分；
（6）根据题给信息，溴和碳酸钠反应生成了溴化钠和溴酸钠，据此写出反应方程式为：Br2+Na2CO3→NaBr+NaBrO3，根据化合价升降总数相等配平为：3Br2+3Na2CO3→5NaBr+NaBrO3，根据原子守恒，还有产物二氧化碳3mol，故反应方程式为：3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑，
故答案为：3Br2+3Na2CO3=5NaBr+NaBrO3+3CO2↑；
（7）采用C装置，步骤少，减少了二氧化硫的污染，
故答案为：操作简单，污染小．
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