- 海水淡化——电渗析法
- 共1009题
海水中含有丰富的人体不可缺少的碘元素，它以碘离子的形式存在．某学生为探究海带中碘元素的存在，按如图流程进行了实验：
回答下列问题：
（1）A步骤的操作名称是______；A步骤用到的主要玻璃仪器是______（选填下列字母代号）
a．漏斗 b．分液漏斗 c．量筒 d．蒸发皿
（2）B步骤中加入的试剂是______．
（3）通入Cl2时反应的离子方程式为______，其中氧化剂是______．
（4）下列试剂，可用来萃取碘水中的碘的有：______（填字母代号）
A．酒精 B．苯 C．水 D．四氯化碳．
正确答案
过滤
a
淀粉溶液
Cl2+2KI=2KCl+I2
Cl2
B、D
解析
解：（1）依据提取流程分析海带灰悬浊液可以用过滤的方法得到溶液，除去不溶性杂质；用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，
故答案为：过滤，a；
（2）淀粉与碘单质反应生成蓝色，依据转化关系可知溶液1通入氯气把碘离子氧化为碘单质，加入B变蓝证明加入的是淀粉，
故答案为：淀粉溶液；
（3）依据分析可知，溶液中含有碘离子，通入氯气会和碘离子发生氧化还原反应；反应的离子方程式为：Cl2+2I-=2Cl-+I2 ，氧化剂是化合价降低的氯元素，所以氧化剂是Cl2，
故答案为：Cl2+2KI=2KCl+I2 ；Cl2；
（4）萃取的基本原则两种溶剂互不相溶，且溶质在一种溶剂中的溶解度比在另一种大的多，故可用汽油、四氯化碳或苯，酒精与水溶液互溶，溶液不分层，无法用于分液操作分离碘单质，所以B、D符合条件，
故答案为：B、D．
从海水中提取镁，可按如下步骤进行：①把贝壳制成石灰乳；②在引入的海水中加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶过滤、在HCl气体氛围中干燥产物；④将得到的产物熔融电解得到镁．下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO-3等离子，所以从海水中提取镁，原料来源丰富，故A正确；
B．从海水中提取金属镁，最基本的方法是往海水里加石灰乳，得到Mg（OH）2沉淀，将沉淀分离后再加入盐酸变成MgCl2；之后经过滤、干燥、电解，即可得到金属镁，据此结合从海水中提取镁的步骤知：①②③步骤的目的是从海水中获取MgCl2，故B正确；
C．海水中的镁离子和氢氧化钙反应，为复分解反应，得到氢氧化镁的沉淀，制取盐酸为化合反应，氢氧化镁和盐酸反应得到氯化镁，为复分解反应，氯化镁电解为分解反应，该过程中未涉及的反应为置换反应，故C错误；
D．第④步电解熔融氧化镁，产物为镁和氯气，MgCl2（熔融）
故选C．
镁是一种性质活泼、用途广泛的金属，研究镁的冶炼 性质对于生产、生活意义重大．
（一）目前世界上60%的镁是从海水中提取的．已知从海水中提炼镁的主要步骤如图：
学生结合这个课题提出了以下问题：
（1）从海水中提取镁的过程中如何实现对镁的富集？
学生1的观点：直接往海水中加入沉淀剂．
学生2的观点：高温加热蒸发海水后，再加入沉淀剂．
学生3的观点：利用上述海水晒盐后剩余的溶液，加入沉淀剂．
请你评价三个学生提出的观点是否合理（填“是”或“否”），若不合理请简述理由．
（2）从海水中提镁的过程中如何实现对镁的分离？
①过程中所用沉淀剂的制造原料也来源于海洋，则该沉淀剂是______（填化学式）．
②试从节约能源，提高金属镁的纯度分析，以下最适宜的冶炼镁的方法是______（填选项字母）．
A．Mg（OH）2
B．Mg（OH）2
C．Mg（OH）2
D．Mg（OH）2
（二）为了研究镁的性质，先用工业制得的纯净的镁做如图所示实验．把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，然后在试管中放入镁片，再用滴管滴入一定量盐酸．请回答：
（1）实验中观察到的现象有
①______；②______；③______；
（2）烧杯中产生对应现象的原因为______．
正确答案
解：（一） （1）学生1：还是中氯化镁浓度很小，向溶液中加入石灰乳时，二者几乎不产生Mg（OH）2沉淀，所以该观点不合理；
学生2：高温蒸发海水后使NaCl过饱和而析出，从而使Mg（OH）2沉淀中混有较多NaCl杂质，导致不纯，所以该该浓度不合理；
学生3：利用晒盐后的苦卤，节约能源，成本低；与学生1相比镁离子浓度高，有利于镁元素的富集，所以该观点正确，
故答案为：
（2）①硫酸镁转化为Mg（OH）2应该向溶液中加入碱，原料来源于海洋，贝壳中含有碳酸钙，将贝壳煅烧得到CaO，将CaO溶于水得到Ca（OH）2，用Ca（OH）2作沉淀剂，故答案为：Ca（OH）2；
②A．MgO熔点很高，电解熔融MgO制取Mg，会导致成本较高，不利于节约能源，故A错误；
B．MgO熔点很高，电解熔融MgO制取Mg，会导致成本较高，不利于节约能源，且电解熔融MgO条件不易控制，故B错误；
C．电解熔融氯化镁制取镁符合节约能源，且能制取较纯净的镁，故C正确；
D．氯化镁溶液和活泼金属不能发生置换反应生成Mg，故D错误；
故选C；
（二）（1）在金属活动性顺序表中，Mg位于氢之前，Mg和稀HCl反应生成可溶性的MgCl2和氢气，且放出大量热，温度越高，Ca（OH）2的溶解度越小，所以Mg和稀HCl反应的过程中放出的热量导致有Ca（OH）2析出，所以看到的现象是：试管中有气泡产生、镁片逐渐溶解、烧杯中溶液变浑浊，
故答案为：①试管中有气泡产生；②镁片逐渐溶解；③烧杯中溶液变浑浊；
（2）温度越高，Ca（OH）2的溶解度越小，所以Mg和稀HCl反应的过程中放出的热量导致有Ca（OH）2析出，故答案为：镁片与盐酸反应并放热，Ca（OH）2的溶解度随温度升高而降低．
解析
解：（一） （1）学生1：还是中氯化镁浓度很小，向溶液中加入石灰乳时，二者几乎不产生Mg（OH）2沉淀，所以该观点不合理；
学生2：高温蒸发海水后使NaCl过饱和而析出，从而使Mg（OH）2沉淀中混有较多NaCl杂质，导致不纯，所以该该浓度不合理；
学生3：利用晒盐后的苦卤，节约能源，成本低；与学生1相比镁离子浓度高，有利于镁元素的富集，所以该观点正确，
故答案为：
（2）①硫酸镁转化为Mg（OH）2应该向溶液中加入碱，原料来源于海洋，贝壳中含有碳酸钙，将贝壳煅烧得到CaO，将CaO溶于水得到Ca（OH）2，用Ca（OH）2作沉淀剂，故答案为：Ca（OH）2；
②A．MgO熔点很高，电解熔融MgO制取Mg，会导致成本较高，不利于节约能源，故A错误；
B．MgO熔点很高，电解熔融MgO制取Mg，会导致成本较高，不利于节约能源，且电解熔融MgO条件不易控制，故B错误；
C．电解熔融氯化镁制取镁符合节约能源，且能制取较纯净的镁，故C正确；
D．氯化镁溶液和活泼金属不能发生置换反应生成Mg，故D错误；
故选C；
（二）（1）在金属活动性顺序表中，Mg位于氢之前，Mg和稀HCl反应生成可溶性的MgCl2和氢气，且放出大量热，温度越高，Ca（OH）2的溶解度越小，所以Mg和稀HCl反应的过程中放出的热量导致有Ca（OH）2析出，所以看到的现象是：试管中有气泡产生、镁片逐渐溶解、烧杯中溶液变浑浊，
故答案为：①试管中有气泡产生；②镁片逐渐溶解；③烧杯中溶液变浑浊；
（2）温度越高，Ca（OH）2的溶解度越小，所以Mg和稀HCl反应的过程中放出的热量导致有Ca（OH）2析出，故答案为：镁片与盐酸反应并放热，Ca（OH）2的溶解度随温度升高而降低．
我国有较长的海岸线，浩瀚的海洋是一个巨大的物质资源和能量宝库．目前，世界各国都在研究如何充分利用海洋资源．
（1）如图1，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；
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，海水中溴含量为65mg•L-1．其工业提取法有：
（I）空气吹出纯碱吸入法．该法是将氯气通入到含溴离子的海水中，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，即可得到单质溴．该方法涉及的反应有：
①______（写出化学反应的离子方程式）
②3Br2+3CO32-=BrO3-+5Br-+3CO2↑
③BrO3-+5Br-+6H+=3Br2+3H2O
其中反应中③的氧化剂是______，还原剂是______．
（II）溶剂萃取法．该法是利用单质溴在水中和萃取剂中溶解度不同的原理来进行的．实验室中萃取用到的主要玻璃仪器名称是______．下列可以用于从海水中萃取溴的试剂是______（填编号）．①乙醇 ②四氯化碳 ③硝酸．
（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
（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，
故答案为：阴离子交换膜；
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+，故答案为：2Cu2++4e-=2Cu； 在阳极上阴离子放电，放电顺序：OH-＞SO42-，
故答案为：4OH--4e-=O2↑+2H2O．
（2）（I）依据题干叙述可知氯气和溴化钠可以置换出溴单质，其化学化学方程式为：Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2；氧化剂是化合价降低的物质，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，故答案为：Cl2+2Br-=Br2+2Cl-；BrO3-；Br-；
（II）萃取主要用到分液漏斗，烧杯；溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中要大；萃取剂与原溶剂不相溶；萃取剂与溶质不反应，四氯化碳符合题意，
故答案为：分液漏斗，烧杯；②；
（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；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．
我国有丰富的海水资源，开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务．
（1）海水中所含元素质量最大的是______（写元素符号），被称作海洋元素的是______（写元素符号）．
（2）①从海水中提取粗盐采用的方法是______，粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，精制时所用的试剂为A盐酸、B氯化钡溶液、C氢氧化钠溶液、D碳酸钠溶液，以上试剂添加的顺序为______．
②工业上常以食盐为原料制备氯气，再用氯气制备漂白粉，用化学方程式表示工业上制漂白粉的原理______
（3）提取NaCl后剩余的海水（母液）中，可用来提取Mg和Br2．
①如用来提取Mg，请完成具体工业流程（注：（ ）内填所需试剂，【】内填操作）
②根据上述提取镁的全过程，没有涉及到的反应类型是______
A．分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．复分解反应
③若用来提取Br2，用离子方程式表示提取溴的原理：______．
④方法A：母液提取Mg后，再用来提取Br2；方法B：母液提取Br2后，再用来提取Mg．哪个更合适______（填“A”或“B”），你的理由是______．
正确答案
（1）因海水中含有大量的水，水中质量大的是氧元素，因溴被称作海洋元素，故答案为：O；Br；
（2）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，
故答案为：蒸发结晶；CBDA；
（1）①将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰：CaCO3
将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）2沉淀：MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2；
在Mg（OH）2沉淀中加入盐酸得到MgC12溶液：Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O，再经蒸发结晶得到MgC12•6H2O
将MgC12•6H2O在一定条件下加热得到无水MgC12：MgCl2•6H2O
电解熔融的氯化镁可得到Mg：MgCl2
故答案为：盐酸；电解；
③CaCO3
CaO+H2O=Ca（OH）2 化合反应；
MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2 复分解反应；
Mg（OH）2+2HCl=MgCl2+2H2O 再复分解反应；
MgCl2•6H2O
置换反应没有涉及到，故选：C．
（4）因若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，而氯气能与过量的石灰乳反应，用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2，所以母液提取Br2后，再用来提取Mg，若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，氯气能与过量的石灰乳反应，用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2．故答案为：B；若先提取镁，海水中会残留大量Ca（OH）2，再用Cl2提取溴时会消耗大量Cl2
扫码查看完整答案与解析