Question

14．海水是巨大的資源寶庫，海水中主要離子的含量如表所示．

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

從海水中提取食鹽和溴的工藝流程如圖：

（1）請列舉海水淡化的一種方法蒸留法或電滲透法或離子交換法等．
（2）請寫出步驟I反應的離子方程式為Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-．
（3）步驟I中已經(jīng)獲得Br₂，步驟II中又將獲得的Br₂還原為Br^-，其目的是富集溴元素．
（4）步驟II用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達95%，該反應的離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br-+SO₄^2-．
（5）依據(jù)上述流程，若將10m³海水中的溴元素轉(zhuǎn)化為工業(yè)溴，至少需要標準狀況下Cl₂的體積為179.2L（忽略Cl₂的溶解）

Answer 1

分析 海水淡化得到氯化鈉，電極氯化鈉溶液或熔融狀態(tài)氯化鈉會生成氯氣，氯氣通入母液中發(fā)生反應得到低濃度的溴單質(zhì)溶液，通入熱空氣吹出后用二氧化硫水溶液吸收得到韓HBr和的溶液，通入適量氯氣氧化得到溴單質(zhì)，富集溴元素，蒸餾得到工業(yè)溴，
（1）根據(jù)淡化海水的方法分析，根據(jù)目前淡化海水的方法有：蒸餾法、結(jié)晶法、淡化膜法、多級閃急蒸餾法等，其中最常用的是蒸餾法；
（2）步驟Ⅰ是氯氣氧化溴離子生成溴單質(zhì)；
（3）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(zhì)濃度低，溴單質(zhì)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(jīng)濟效益；
（4）二氧化硫具有還原性、溴單質(zhì)具有氧化性，二者發(fā)生氧化還原反應，有強酸HBr和H₂SO₄生成；
（5）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(zhì)的量=$\frac{640g}{80g/mol}$=8mol，依據(jù)反應計算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯氣物質(zhì)的量為：4mol；提取過程中需要兩次通入氯氣實現(xiàn)溴離子被氧化．

解答 解：（1）目前淡化海水的方法有多種，如：蒸留法、電滲透法、離子交換法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法；
故答案為：蒸留法或電滲透法或離子交換法等；
（2）步驟Ⅰ是氯氣氧化溴離子生成溴單質(zhì)，反應的離子方程式為：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，
故答案為：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-；
（3）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(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；
（4）步驟II用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達95%，二氧化硫吸收溴單質(zhì)發(fā)生反應：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O═4H++2Br-+SO₄^2-；
（5）若將10m³海水中的溴元素轉(zhuǎn)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(zhì)的量=$\frac{640g}{80g/mol}$=8mol，依據(jù)反應計算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯氣物質(zhì)的量為：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(zhì)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．