Question

2．海水是巨大的資源寶庫(kù)，從海水中提取食鹽、鎂和溴的過(guò)程如下：

（1）請(qǐng)列舉兩種海水淡化的方法：蒸餾法；、電滲析法或離子交換法．
（2）工業(yè)上電解精制后的食鹽水可以制得燒堿、氫氣和氯氣，寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$等雜質(zhì)離子，為獲得不含雜質(zhì)的NaCl固體，在進(jìn)行除雜操作時(shí)，除雜劑加入的先后順序依次為NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、鹽酸．
（4）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的是富集溴元素．
（5）步驟Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中還應(yīng)解決的主要問(wèn)題是強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕．
（6）為什么在工業(yè)中用電解熔融MgCl₂而不用電解熔融MgO的方法冶煉鎂因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)高、需消耗大量能源．

Answer 1

分析 海水淡化得到氯化鈉，電解飽和食鹽水得到氯氣，通入母液中氧化溴離子為溴單質(zhì)，得到低濃度Br₂的溶液，用二氧化硫水溶液吸收后富集，得到高濃度Br₂的溶液，通入氯氣氧化得到溴單質(zhì)，蒸餾得到工業(yè)溴，海水中加入氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣沉淀鎂離子為氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾得到沉淀中加入鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到晶體，在氯化氫氣流中加熱失去結(jié)晶水得到固體氯化鎂，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，
（1）目前淡化海水的方法有：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等，其中最常用的是蒸餾法；
（2）電解飽和食鹽水可以制得燒堿、氫氣和氯氣；
（3）碳酸鈉可以將鈣離子以及過(guò)量的鋇離子沉淀下來(lái)；除鎂離子用氫氧化鈉，除鈣離子用碳酸鈉，除硫酸根離子用氯化鋇，所加試劑要過(guò)量，為了將多余的雜質(zhì)除掉，碳酸鈉必須放在氯化鋇的后面；
（4）海水淡化得到的母液和電解氯化鈉溶液生成的氯氣反應(yīng)，得到的溴單質(zhì)濃度低，溴單質(zhì)在水中有一定的溶解性且和水反應(yīng)，提取時(shí)消耗過(guò)的能源和原料，降低了經(jīng)濟(jì)效益；
（5）根據(jù)反應(yīng)Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-有強(qiáng)酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設(shè)備；
（6）MgO的熔點(diǎn)為2852℃、熔點(diǎn)高，電解時(shí)耗能高；

解答 解：（1）淡化海水的方法有：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等，
故答案為：蒸餾法、電滲析法或離子交換法等；
（2）電解飽和食鹽水可以制得燒堿、氫氣和氯氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應(yīng)注意碳酸鈉在鋇試劑之后，是為除去過(guò)量的鋇離子，而Mg²⁺、SO₄^2-除雜不分先后，碳酸鈉可以將鈣離子以及過(guò)量的鋇離子沉淀下來(lái)；除鎂離子用氫氧化鈉，除鈣離子用碳酸鈉，除硫酸根離子用氯化鋇，所加試劑要過(guò)量，為了將多余的雜質(zhì)除掉，碳酸鈉必須放在氯化鋇的后面，最后過(guò)濾沉淀后的濾液中加入鹽酸除去過(guò)量碳酸鈉，則試劑加入順序?yàn)镹aOH溶液；BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；鹽酸 （或 BaCl₂溶液；NaOH溶液；Na₂CO₃溶液；鹽酸 或 BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；NaOH溶液；鹽酸），
故答案為：NaOH溶液；BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；鹽酸 （或 BaCl₂溶液；NaOH溶液；Na₂CO₃溶液；鹽酸 或 BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；NaOH溶液；鹽酸）；
（4）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，目的是低濃度的Br₂溶液在提取時(shí)消耗過(guò)多的原料和能源，轉(zhuǎn)化為HBr后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質(zhì)，用于富集溴元素，
故答案為：富集溴元素；
（5）二氧化硫吸收溴單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是反應(yīng)生成了兩種強(qiáng)酸，易腐蝕設(shè)備，
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕；
（6）MgO的熔點(diǎn)為2852℃、熔點(diǎn)高，電解時(shí)耗能高，所以工業(yè)上電解熔融MgCl₂冶煉金屬鎂，
故答案為：因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)高、需消耗大量能源．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了海水資源的綜合利用，涉及到海水提溴工藝，燒堿工業(yè)流程，注意物質(zhì)制備過(guò)程的分析，難度中等．