Question

2．海水是巨大的資源寶庫，從海水中提取食鹽、鎂和溴的過程如下：

（1）請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，寫出反應的化學方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$等雜質離子，為獲得不含雜質的NaCl固體，在進行除雜操作時，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95%，有關反應的離子方程式為Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；，由此反應可知，除環(huán)境保護外，在實際工業(yè)生產中還應解決的主要問題是強酸對設備的嚴重腐蝕．
（6）為什么在工業(yè)中用電解熔融MgCl₂而不用電解熔融MgO的方法冶煉鎂因為MgO的熔點高、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，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，蒸餾得到工業(yè)溴，海水中加入氧化鈣反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣沉淀鎂離子為氫氧化鎂沉淀，過濾得到沉淀中加入鹽酸溶解得到氯化鎂溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體，在氯化氫氣流中加熱失去結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量的鋇離子沉淀下來；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，所加試劑要過量，為了將多余的雜質除掉，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，得到的溴單質濃度低，溴單質在水中有一定的溶解性且和水反應，提取時消耗過的能源和原料，降低了經濟效益；
（5）根據反應Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-有強酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設備；
（6）MgO的熔點為2852℃、熔點高，電解時耗能高；

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，反應的化學方程式為：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-，應注意碳酸鈉在鋇試劑之后，是為除去過量的鋇離子，而Mg²⁺、SO₄^2-除雜不分先后，碳酸鈉可以將鈣離子以及過量的鋇離子沉淀下來；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，所加試劑要過量，為了將多余的雜質除掉，碳酸鈉必須放在氯化鋇的后面，最后過濾沉淀后的濾液中加入鹽酸除去過量碳酸鈉，則試劑加入順序為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），
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溶液在提取時消耗過多的原料和能源，轉化為HBr后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質，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發(fā)生反應：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，工業(yè)生產中應解決的主要問題是反應生成了兩種強酸，易腐蝕設備，
故答案為：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；強酸對設備的嚴重腐蝕；
（6）MgO的熔點為2852℃、熔點高，電解時耗能高，所以工業(yè)上電解熔融MgCl₂冶煉金屬鎂，
故答案為：因為MgO的熔點高、需消耗大量能源．

點評 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，注意物質制備過程的分析，難度中等．