Question

海水資源的利用具有廣闊前景．海水中主要離子的含量如下：

成分	含量/（mg L-1）	成分	含量/（mg L-1）
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-	142
SO42	2560	Br-	64
Mg2+	1272

（1）電滲析法淡化海水示意圖如圖甲所示，其中陰（陽）離子交換膜僅允許陰（陽）離子通過．
①陽極主要電極反應式是

2Cl^--2e^-=Cl₂↑

．
②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，其成分有

Mg（OH）₂

和CaCO₃，生成CaCO₃的離子方程式是

Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O

．
③淡水的出口為

b

（填“a”、“b”或“c”）．
（2）利用海水可以提取溴和鎂，提取過程如圖乙所示：
①提取溴的過程中，經(jīng)過2次Br^-→Br₂轉化的目的是

對溴元素進行富集

，吸收塔中發(fā)生反應的離子方程式是

SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-

．解釋通空氣的目的是

通入空氣將Br₂蒸氣帶出，使Br₂（g）?Br₂（aq）或Br₂+H₂O?HBr+HBrO平衡向左移動

．
②從MgCl₂溶液中得到MgCl₂?6H₂O晶體的主要操作是

加熱濃縮、冷卻結晶

、過濾、洗滌、干燥．
③依據(jù)上述流程，若將10m³海水中的溴元素轉化為工業(yè)溴，至少需要標準狀況下Cl₂的體積為

179.2

L（忽略Cl₂溶解）．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)電滲析法淡化海水示意圖分析，陰（陽）離子交換膜僅允許陰（陽）離子通過．所以陽極上是陰離子失電子發(fā)生氧化反應，海水中的氯離子失電子生成氯氣；陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應，陰極附近氫氧根離子濃度增大，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀；海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，所以水在b處流出；
（2）提取溴的過程中，經(jīng)過2次Br^-→Br₂轉化的目的是更多的得到溴單質；吸收塔內通入的是二氧化硫氣體是和溴單質反應生成溴離子，在蒸餾塔中被氯氣氧化得到更多的溴單質；通空氣的目的是溴單質被空氣帶出；氯化鎂溶液中得到氯化鎂晶體的 操作是加熱蒸發(fā)冷卻結晶；依據(jù)離子方程式計算得到需要的氯氣體積．

解答：解：（1）依據(jù)電滲析法淡化海水示意圖分析，陰（陽）離子交換膜僅允許陰（陽）離子通過．所以陽極上是陰離子失電子發(fā)生氧化反應，海水中的氯離子失電子生成氯氣；陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應，陰極附近氫氧根離子濃度增大，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀；海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，所以水在b處流出，
①陽極主要電極反應式是海水選的陰離子失電子發(fā)生氧化反應，氯離子放電能力大于氫氧根離子，所以電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②在陰極附近產(chǎn)生少量白色沉淀，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應，陰極附近氫氧根離子濃度增大，和鎂離子生成氫氧化鎂沉淀；海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；生成碳酸鈣沉淀的離子方程式為：Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：Mg（OH）₂；Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O；
③在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，通過用一段時間海水中的 陰陽離子在兩個電極放電，所以水在b處流出，故答案為：b；
（2）①依據(jù)利用海水可以提取溴和鎂，流程中提取溴的過程中，經(jīng)過2次Br^-→Br₂轉化的目的是更多的得到溴單質，提取過程對溴元素進行富集；吸收塔內通入的是二氧化硫氣體是和溴單質反應生成溴離子，在蒸餾塔中被氯氣氧化得到更多的溴單質，吸收塔中反應的離子方程式為；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；通空氣的目的是通入空氣將Br₂蒸氣帶出，使Br₂（g）?Br₂（aq）或Br₂+H₂O?HBr+HBrO平衡向左移動，
故答案為：提取過程對溴元素進行富集；SO₂+Br₂+2H₂O=4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；通入空氣將Br₂蒸氣帶出，使Br₂（g）?Br₂（aq）或Br₂+H₂O?HBr+HBrO平衡向左移動；
②從MgCl₂溶液中得到MgCl₂?6H₂O晶體的主要操作是：加熱濃縮、冷卻結晶，故答案為：加熱濃縮、冷卻結晶；
③若將10m³海水中的溴元素轉化為工業(yè)溴，依據(jù)圖表中溴元素含量為64mg/L，10m³海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10^-3=640g；物質的量=

640g

80g/mol

=8mol，依據(jù)反應計算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯氣物質的量為：0.4mol；提取過程中需要兩次通入氯氣實現(xiàn)溴離子被氧化，所以至少需要標準狀況下Cl₂的物質的量為8 mol標準狀況下體積為 8mol×22.4L/mol=179.2L，
故答案為：179.2

點評：本題考查了海水淡化的電滲析原理的分析判斷，海水中溴的提取過程，溶液中得到固體的條件應用，反應過程中的氧化劑計算，注意氯氣兩次氧化消耗，題目難度中等．