问题 填空题

(16分)海水资源的利用具有广阔前景。海水中主要离子的含量如下:

成分含量/(mg L1)成分含量/(mg L1)
Cl18980Ca2+400
Na+10560HCO3-142
SO422560Br64
Mg2+1272  
 

电渗析法淡化海水示意图如图所示,其中阴(阳)

离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。

①阳极主要电极反应式是                    

②在阴极附近产生少量白色沉淀,其成分有     和CaCO3

生成CaCO3的离子方程式是                             

③淡水的出口为     (填“a”、“b”或“c”)。

(2)利用海水可以提取溴和镁,提取过程如下:

①提取溴的过程中,经过2次Br→Br2转化的目的是           ,吸收塔中发生反应的离子方程式是                      。解释通空气的目的是                   

②从MgCl2溶液中得到MgCl2·6H2O晶体的主要操作是              、过滤、洗涤、干燥。

③依据上述流程,若将10 m3海水中的溴元素转化为工业溴,至少需要标准状况下Cl2的体积为

     L(忽略Cl2溶解,溴的相对原子质量:80)。

答案

(1)①(2分)2Cl-2e=Cl2

②(2分)Mg(OH)2         (2分)Ca2++ OH+HCO3=CaCO3↓+H2O

③(2分)b

(2)①(1分)对溴元素进行富集 (2分)SO2+Br2+2H2O=4H++2Br+SO42—

(2分)通入空气将Br2蒸气带出

②(1分)加热浓缩、冷却结晶

③(2分)179.2

题目分析:

(1)①根据海水中离子成分表和放电顺序可知,阳极的反应式2Cl-2e=Cl2↑,②阴极的反应式是:2H+ + 2e- =H2 ,氢离子是水电离出来的,氢离子放电过程促进了水的电离,阴极周围OH-浓度增加,与镁离子结合生成Mg(OH)2沉淀,同时生成的OH-与HCO3-生成水和CO32-,CO32-与Ca2+反应生成沉淀;淡水的出口可以从阴阳离子的移动方向看出。

(2)由于海水中的溴离子并不高,所以2次转化的目的是为了提高浓度,即是富集;在流程中找到“吸收塔”,吸收塔中含有的溴与二氧化硫反应,溴的强氧化性会将二氧化硫氧化,所以在溶液中以硫酸根离子形式存在,溴单质被还原后则是溴离子,写方程式时可以先写SO2+ Br2→2Br+SO42—再根据电原子守恒和电荷守恒,在边补上水,右边补上氢离子,配平就可以了;因为溴易挥发,通入空气可以起到搅拌的作用,最主要是将溴蒸气带出。

②审题“从溶液到晶体”所以要先蒸发浓缩,再冷却结晶。

③由上表可知,Br-的含量为64mg/L,所以在10m3海水所含有的溴离子的物质的量为:

10×1000L×64×10-3g/L÷80g/mol=8mol,根据2Br- + Cl2 = Br2 +2Cl-进行计算得到Cl2在标况下的体积应为89.6L,但由于要进行2次Br→Br2转化,所以至少要用179.2L。

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