Question

15．地球的海水總量約有1.4×10¹⁸t，是人類最大的資源庫．
（1）如圖1利用海水得到淡水的方法為蒸餾法．
（2）電滲析法是近年發(fā)展起來的一種較好的海水淡化技術(shù)，其原理如圖2所示．a(chǎn)是電源的負極；Ⅰ口排出的是淡水（填“淡水”或“濃水”）．


（3）海水淡化后的濃水中含大量鹽分（主要含有Mg²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺和SO₄^2-），排入水中會改變水質(zhì)，排到土壤中會導(dǎo)致土壤鹽堿化，故不能直接排放，可以與氯堿工業(yè)聯(lián)產(chǎn)．電解前需要把濃水精制，所需試劑主要包括：HCl、NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃等），其中HCl的作用主要是除去過量的Na₂CO₃，并調(diào)節(jié)溶液的pH值．
（4）鈾是核反應(yīng)最重要的燃料，其提煉技術(shù)直接關(guān)系著一個國家核工業(yè)或核武器的發(fā)展水平，海水中鈾以UCl₄形式存在（以離子形式存在），每噸海水只含3.3毫克鈾，海水總量極大，鈾總量相當(dāng)巨大．不少國家正在探索海水提鈾的方法．現(xiàn)在，已經(jīng)研制成功一種螯合型離子交換樹脂，它專門吸附海水中的鈾，而不吸附其他元素．其反應(yīng)原理為：4HR+U⁴⁺═UR₄+4H⁺（樹脂用HR代替），發(fā)生離子交換后的離子交換膜用酸處理還可再生并得到含鈾的溶液，其反應(yīng)原理為：UR₄+4H⁺═4HR+U⁴⁺．
（5）離子交換樹脂法是制備純水（去離子水）的主要方法．某陽離子交換樹酯的局部結(jié)構(gòu)可寫成（如圖）．該陽離子交換樹脂是由單體苯乙烯和交聯(lián)劑對二乙烯基苯聚合后再經(jīng)磺化或取代反應(yīng)得到的．自來水與該離子交換樹脂交換作用后顯酸性（填“酸性”、“堿性”或“中性”）．

（6）中國《生活用水衛(wèi)生標準》中規(guī)定，水的總硬度不能過大．如果硬度過大，飲用后對人體健康與日常生活有一定影響．暫時硬水的硬度是由HCO₃^-（填陰離子符號）引起的，經(jīng)加熱煮沸（填操作名稱）后可被去掉．永久硬水的硬度可由離子交換法去掉．

Answer 1

分析 （1）分析圖水有三種狀態(tài)：冰、水和水蒸氣；要使海水淡化，可以使海水變?yōu)樗�蒸氣然后通過液化比變?yōu)橐簯B(tài)的水；
（2）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，離子濃度大的為濃水，離子濃度小的為淡水；
（3）濃水中含大量鹽分（主要含有Mg²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺和SO₄^2-），依據(jù)除雜試劑必須過量和試劑選擇順序分析判斷鹽酸的作用；
（4）依據(jù)題干信息分析，結(jié)合離子交換原理回答；
（5）離子交換樹脂法是陽離子交換樹酯，單體苯乙烯和交聯(lián)劑對二乙烯基苯聚合發(fā)生加成反應(yīng)后，依據(jù)陽離子交換樹脂原理可知交換的是陽離子，溶液呈酸性；
（6）依據(jù)暫時硬水的硬度是碳酸氫鎂，碳酸氫鈣引起可以通過加熱分解的方法除去．

解答 解：（1）陽光的照射使池內(nèi)海水溫度升高加快蒸發(fā)，形成水蒸氣；水蒸氣在膜上液化形成小水滴，膜下表面結(jié)成的水滴受重力的作用滑到最低處后滴入淡水池，可得到淡水，利用的是蒸餾原理；
故答案為：蒸餾法；
（2）分析裝置圖，陰極室電極和電源負極相連，a為電源負極；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，①室離子濃度變小，②室離子濃度變大，離子濃度大的為濃水，所以濃水在Ⅱ處排出，Ⅰ處排出的是淡水；
故答案為：負，淡水；
（3）濃水中含大量鹽分（主要含有Mg²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺和SO₄^2-），把濃水精制，所需試劑主要包括：HCl、NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃等，先加入過量氯化鋇沉淀硫酸根離子，再加入過量氫氧化鈉溶液沉淀Mg²⁺、Fe³⁺，最后加入過量Na₂CO₃，沉淀Ca²⁺、過量的Ba²⁺，過濾后加入鹽酸到不再生成氣體為止，除去過量的Na₂CO₃，并調(diào)節(jié)溶液的pH值；
故答案為：除去過量的Na₂CO₃，并調(diào)節(jié)溶液的pH值；
（4）螫合型離子交換樹脂，它專門吸附海水中的U⁴⁺，即4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺，發(fā)生離子交換后的離子交換膜用酸處理還可再生并得到含鈾的溶液，即UR₄+4H⁺=4HR+U⁴，
故答案為：4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺；UR₄+4H⁺=4HR+U⁴；
（5）依據(jù)圖3可知由單體苯乙烯和交聯(lián)劑對二乙烯基苯聚合發(fā)生的是加成反應(yīng)，離子交換樹脂法是陽離子交換樹酯，依據(jù)原理可知交換的是陽離子，金屬離子和樹脂中氫離子交換，即磺化或取代，溶液呈酸性；
故答案為：磺化或取代，酸性；
（6）暫時硬水的硬度是由碳酸氫鎂，碳酸氫鈣引起，陰離子為HCO₃^-，可以通過加熱分解的方法除去，加熱分解Ca（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O，Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃↓+CO₂↑+H₂O，MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂↓+CO₂↑，通過反應(yīng)可知鎂離子、鈣離子形成沉淀除去；
故答案為：HCO₃^-；加熱煮沸．

點評 本題考查了海水淡化原理，明確圖片內(nèi)涵是解本題關(guān)鍵，陰陽離子在電極上放電，導(dǎo)致排出的水為淡水，從而實現(xiàn)海水淡化，硬水軟化方法，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，難度中等．