- 海水水资源的利用
- 共657题
海水资源丰富，海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO2-4、Br-、CO2-3、HCO-3等离子．合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证．
Ⅰ．火力发电燃烧煤排放的SO2会造成一系列环境和生态问题．利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如下图所示：
（1）天然海水的pH≈8，呈弱碱性．用离子方程式解释原因______．
（2）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O2进行氧化处理，其反应的化学方程式是______；氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是______．
Ⅱ．重金属离子对河流及海洋造成严重污染．某化工厂废水（pH=2.0，ρ≈1g•mL-1）中含有Ag+、Pb2+等重金属离子，其浓度各约为0.1mol•L-1．排放前拟用沉淀法除去这两种离子，查找有关数据如下：
（3）你认为往废水中投入______（填字母序号），沉淀效果最好．
A．NaOH B．Na2S C．KID．Ca（OH）2
（4）如果用生石灰处理上述废水，使溶液的pH=8.0，处理后的废水中c（Pb2+）=______．
（5）如果用食盐处理其只含Ag+的废水，测得处理后的废水中NaCl的质量分数为0.117%．若环境要求排放标准为c（Ag+）低于1.0×10-8mol•L-1，问该工厂处理后的废水中c（Ag+）=______，是否符合排放标准______（填“是”或“否”）．
已知KSP（AgCl）=1.8×1-10mol•L2．
正确答案
Ⅰ．（1）海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO-3等离子，在这些离子中能发生水解的是CO32-、HCO-3离子，CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-，HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-它们水解呈碱性，所以天然海水的pH≈8，呈弱碱性，
故答案为：CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-或HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-；
（2）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O2进行氧化处理，氧气将H2SO3氧化为硫酸，该反应为2H2SO3+O2=2H2SO4，氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，是因中和稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H+），
故答案为：2H2SO3+O2═2H2SO4；中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸；
Ⅱ．（3）由表格中的数据可知，溶度积越小的越易转化为沉淀，显然只有硫化物的溶度积小，则应选择硫化钠，
故答案为：B；
（4）由Pb（OH）2的溶度积为1.2×10-15，pH=8.0，c（OH-）=10-6mol•L-1，则c（Pb2+）=
故答案为：1.2×10-3mol•L-1；
（5）废水中NaCl的质量分数为0.117%（ρ≈1g•mL-1），c（Cl-）=c（NaCl）=
Ksp（AgCl）=c（Ag+）•c（Cl-）=1.8×10-10mol2•L-2，则c（Ag+）=
故答案为：9×10-9mol•L-1；是；
海水是一种丰富的资源，工业上从海水中可提取NaCl、Na2CO3、Mg等多种物质，这些物质广泛应用于生产、生活等领域．如图所示是某工厂对海水资源进行综合利用的流程．
请回答下列问题：
（1）流程图中操作a的名称为______．
（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，充分反应过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱．
①气体A应是______（填化学式），此过程的化学方程式为______．
②滤液D中主要含有NH4Cl、NaHCO3等物质，工业上常向滤液D中通入NH3，并加入细小食盐颗粒，使溶液冷却，析出不含有NaHCO3副产品的NH4Cl晶体，通入NH3的作用是______．
（3）操作b应在______气流中进行，若在空气中加热，则会水解生成Mg（OH）Cl，写出有关反应的化学方程式：______．
（4）某氯碱厂每天消耗234吨NaCl，可生产质量分数为32%的烧碱溶液______吨．
正确答案
（1）由流程图可知是从海水中分离出粗盐，即从溶液中分离出溶质，故用蒸发结晶的方法，故答案为：蒸发结晶；
（2）①向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、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↓，故答案为：NH3；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O；
②根据氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，
故答案为：增大NH4+的浓度有利于氯化铵的析出来，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度；
（3）如果直接在空气中加热MgCl2•6H2O则Mg2+会水解的生成Mg（OH）Cl和HCl，通入HCl可以抑制其水解；其反应方程式为：MgCl2•6H2O
故答案为：HCl；MgCl2•6H2O
（4）由NaCl溶液制备NaOH溶液，其方程式为：2NaCl+2H2O
NaCl～NaOH
58.5 40
234t m×32%
解得：m=500t，故答案为：500．
[选修1化学与生活模块]
南海某小岛上，解放军战士为了寻找合适的饮用水源，对岛上山泉水进行分析化验，结果显示水的硬度为，280（厲于硬水），主要含钙离子、镁离子、氯离子和硫酸根离子．回答下列问题：
（1）该泉水属于______硬水（填写“暂时”或“永久”）
（2）若要除去Ca2+、Mg2+可以往水中加入石灰和纯碱，试剂加入时的先后次序是______，原因是______
（3）目前常用阴、阳离子交换树脂来进行硬水的软化．如水中的Ca2+、Mg2可与交换树脂中的交换．当阴离子交换树脂失效后可放入______溶液中再生．
（4）岛上还可以用海水淡化来获得淡水．右边是海水利用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为惰性电极．请分析下列问题：
①阳离子交换膜是指______ （填A或B）；
②写出通电后阳极区的电极反应式：______．
正确答案
（1）因水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做永久硬度，故答案为：永久；
（2）因除杂时不能引入新的杂质，过量的钙离子通过纯碱来除去，故答案为：先加石灰，后加纯碱；过量的钙离子通过纯碱来形成沉淀除去；
（3）因阴离子交换树脂可以实现阴离子之间的交换，阴离子交换树脂交换出OH-，可用碱溶液使阴离子交换树脂再生，故答案为：碱；
（4）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B和阴极相连，阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜，故答案为：B；
②根据阳极是氯离子放电：2Cl--2e-=Cl2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑．
海水中含有丰富的化学元素，下面是某化工厂从海水中提取NaCl、Mg（以MgCl2形式存在）和Br2（以NaBr的形式存在）及综合利用的生产流程简图：
请回答：
（1）在粗盐中含有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．
则加入试剂的顺序是（填编号）______．
（2）目前工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水，下列关于离子交换膜电解槽的叙述错误的是______．
A．精制饱和食盐水进入阳极室 B．纯水（加少量NaOH）进入阴极室
C．阴极产物为氢氧化钠和氢气 D．电解槽的阳极用金属铁网制成
（3）写出电解饱和NaCl溶液的离子反应方程式：______．
（4）此工业煅烧贝壳得到氧化钙．石灰石和贝壳的主要成份相同，事实上，石灰石在许多化学工业生产都发挥了极大的作用，请写出一条化工生产中碳酸钙参与的化学反应方程式（此工业涉及的方程式除外）______．
（5）利用MgCl2•6H2O可制得无水氯化镁，应采取的措施是______．
（6）用热空气吹出的溴蒸气可以用亚硫酸钠溶液吸收，写出反应的化学方程式：______．
正确答案
（1）SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，所以正确顺序为BDCA 或 CBDA 或BCDA等
故答案为：BDCA 或 CBDA 或BCDA等；
（2）A、阳极是氯离子失电子发生氧化反应，精制饱和食盐水进入阳极室，故A正确；
B、阴极是氢离子得到电子生成氢气，纯水（加少量NaOH）进入阴极室，故B正确；
C、阴极是氢离子得到电子生成氢气发生还原反应，阴极附近水电离平衡破坏，氢氧根离子浓度增大结合钠离子生成氢氧化钠，故C正确；
D、．电解槽的阳极是石墨电极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，若用用金属铁网制成，则铁是电子发生氧化反应，生成的亚铁离子和氢氧根离子形成沉淀，得不到氯气和烧碱，故D错误；
故选D．
（3）电解过程中阳极上氯离子失电子发生氧化反应，2Cl--2e-=Cl2↑；阴极上是氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑；电解池中反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O
（4）石灰石可以用作制玻璃的原料，发生的反应为：CaCO3+SiO2
（5）氯化镁在水中乙发生水解，为抑制水解，氯化镁晶体应在氯化氢气流中脱水，故答案为：在HCl气流中加热脱水（防止MgCl2水解）；
（6）溴单质具有氧化性，亚硫酸钠具有还原性发生氧化还原反应生成硫酸钠和氢溴酸；反应的化学方程式为：H2O+Na2SO3+Br2═Na2SO4+2HBr，故答案为：H2O+Na2SO3+Br2═Na2SO4+2HBr．
海水是宝贵的自然资源，从海水中可以提取多种化工原料，某工厂对海水综合利用的示意图如下所示：
（1）在粗盐中含有SO42-、Ca2+、Mg2+等杂质，电解精制时所用的试剂有①盐酸；②氯化钡溶液；③氢氧化钠溶液；④碳酸钠溶液，则加入试剂的先后顺序是______（填编号）．
（2）工业上电解饱和食盐水的离子方程式为______．
（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%，写出有关反应的离子方程式：______．
（4）从步骤Ⅲ得到的Mg（OH）2沉淀中混有少量的Ca（OH）2，除去少量Ca（OH）2的方法是向沉淀中加入______溶液，充分搅拌后经______（填操作方法）可得纯净的Mg（OH）2．
（5）在制取无水氯化镁时需要在干燥的HCl气流中加热MgCl2•6H20的原因：______．
（6）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，下列物质中可以用作镁蒸气冷却剂的是______（填序号）．
A．H2 B．CO2 C．空气 D．O E．水蒸气．
正确答案
（1）SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na2CO3溶液能除去过量的BaCl2溶液，盐酸能除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl2溶液再加Na2CO3溶液，最后加入盐酸，所以正确顺序为②④③①或③②④①或②③④①；
故答案为：②④③①或③②④①或②③④①；
（2）电解过程中阳极上氯离子失电子发生氧化反应，2Cl--2e-=Cl2↑；阴极上是氢离子得到电子生成氢气，电极反应为：2H++2e-=H2↑；电解池中反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O
故答案为：2Cl-+2H2O
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-，目的是低浓度的Br2溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素；
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）Ca（OH）2能与氯化镁溶液反应生成Mg（OH）2沉淀和氯化钙，氯化钙溶于水，可用过滤的方法分离出Mg（OH）2沉淀；
故答案为：氯化镁；过滤；
（5）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；
（6）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；
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