Question

1．海水是巨大的資源寶庫，利用海水提取一些重要的化工產(chǎn)品的工藝流程如圖所示，回答下列問題：

（1）請列舉海水變?yōu)榈�水的三種方法蒸餾法；離子交換法、電滲析法．
（2）海水曬鹽得到的粗鹽中含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)，精制過程中除去三種離子加入試劑的順序?yàn)镹aOH、BaCl₂ 、Na₂CO₃（試劑為：Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂），其中除去Mg²⁺所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，之后過濾（填操作名稱），再加入適量鹽酸，將所得溶液蒸發(fā)結(jié)晶，得到精鹽．
（3）由NaCl制取A通入的兩種氣體的先后順序?yàn)镹H₃、CO₂（填化學(xué)式），寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（4）在蒸餾過程中，溴出口溫度要控制在80～90℃，溫度過高或鍋底均不利于生產(chǎn)，理由是溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低．
（5）若用二甲醚（CH₃OCH₃）堿性燃料電池電解飽和NaCl溶液，電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；理論上，當(dāng)電解槽中每小時通過1A的直流電可以產(chǎn)生1.492g的燒堿，某工程用290個電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時，制得30%的燒堿溶液113m³（密度為1.342t•m^-3）．電解槽的電流前度為1.45×10⁴A，該電解槽的電解效率為90.6%（電解效率=$\frac{通過電解槽的電流強(qiáng)度}{電解槽的電流強(qiáng)度}$×100%，保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）淡化海水，應(yīng)降低水中的離子濃度，可用蒸餾法、離子交換法、電滲析法等；
（2）粗鹽中含少量Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和泥沙等雜質(zhì)，粗鹽精制的過程中涉及常規(guī)操作步驟有：
①加水溶解；②依次加入過量的BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃溶液；③過濾除去沉淀；④加入適量的稀鹽酸除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉；⑤蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到精鹽；
（3）生成A的方法是侯氏制堿法，在制取A的過程中需向飽和NaCl溶液中先通入NH₃，后通入氣體的化學(xué)式為CO₂，因?yàn)镹H₃極易溶于水，而CO₂能溶于水，先通入氨氣可吸收更多的CO₂，才能生成NaHCO₃；
（4）在溴水中，溴的沸點(diǎn)是58.5°C，水的是100°C，溫度80℃-90℃時，水不沸騰而溴蒸氣揮發(fā)；
（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，二甲醚在負(fù)極放電，酸性條件下生成二氧化碳，據(jù)此解答即可；依據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)計(jì)算生成NaOH的質(zhì)量，根據(jù)理論耗電量和實(shí)際耗電量計(jì)算得到．

解答 解：（1）常見淡化海水的方法有蒸餾法、離子交換法、電滲析法等，故答案為：蒸餾法；離子交換法、電滲析法；
（2）先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都行，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉(zhuǎn)化為沉淀，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會除去反應(yīng)剩余的氯化鋇，離子都沉淀了，再進(jìn)行過濾，最后再加入鹽酸除去反應(yīng)剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，則加入試劑順序?yàn)镹aOH，BaCl₂，Na₂CO₃，HCl，加試劑Na₂CO₃后，雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀，則應(yīng)先進(jìn)行一個實(shí)驗(yàn)操作為過濾，其中除去Mg²⁺所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案為：NaOH，BaCl₂，Na₂CO₃；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；過濾；
（3）生成A的方法是侯氏制堿法．因?yàn)镹H₃極易溶于水，而CO₂能溶于水，先通入氨氣可吸收更多的CO₂，這樣才能生成NaHCO₃，所以在制取NaHCO₃的過程中需向飽和NaCl溶液中先通入NH₃，后通入CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案為：NH₃、CO₂；CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）在溴水中，溴的沸點(diǎn)是58.5°C，水的是100°C，溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低，
故答案為：溫度過高，大量水蒸氣隨之排出，溴氣中水分增加；溫度過低，溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低；
（5）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，二甲醚在負(fù)極放電，酸性條件下生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，燒堿溶液總含氫氧化鈉的實(shí)際質(zhì)量為：1.342×10⁶×113×30%=45.49×10⁶kg；理論上生成氫氧化鈉的質(zhì)量為：1.492×1.45×10⁴×290×8=50.19×10⁶kg；
該電解槽的電解效率η（NaOH）=$\frac{45.49×1{0}^{6}kg}{50.19×1{0}^{6}kg}$×100%=90.6%；
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；90.6%．

點(diǎn)評 本題考查了海水的綜合利用，包括海水提鎂、提溴、淡化等；化學(xué)方程式、離子方程式的書寫等知識，綜合性較強(qiáng)．