Question

18．中國(guó)沿海某城市采用反滲透法將海水淡化，得到淡水供市民使用，剩余母液繼續(xù)加工獲得其他產(chǎn)品．母液中主要含有Cl^-、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Br^-等離子．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)模擬工業(yè)生產(chǎn)流程，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的化學(xué)方程式MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）海水淡化的方法還有蒸餾法（或電滲析法、離子交換法）（寫(xiě)出一種）；
（3）Ⅰ中，電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做氯堿工業(yè)，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（4）Cl₂和Br₂均為雙原子分子，從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋其原因氯、溴元素位于同一主族，最外層均為7e^-，兩個(gè)原子各提供1e^-，形成共用電子對(duì)，兩個(gè)原子都形成了8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（5）Ⅲ中，加入適量CaCl₂固體的目的是除去SO₄^2-；
（6）寫(xiě)出Ⅳ中反應(yīng)的離子方程式Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（7）與過(guò)程Ⅱ類(lèi)似，工業(yè)上常用“空氣吹出法”實(shí)現(xiàn)海水提溴，將1m³海水濃縮至1L，使用該法最終得到36g Br₂，若提取率為60%，則原海水中溴的濃度為60 mg/L．

Answer 1

分析 母液中主要含有Cl^-、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Br^-等離子，通過(guò)蒸發(fā)濃縮析出氯化鈉得到粗鹽和母液苦鹵，粗鹽加入試劑除雜精制得到精鹽，電解飽和食鹽水或電解熔融氯化鈉應(yīng)用于燒堿工業(yè)和鈉的制備，反應(yīng)過(guò)程中都有氯氣生成，把氯氣通入苦鹵氧化其中的溴離子為溴單質(zhì)，溴單質(zhì)易揮發(fā)，溶液A通過(guò)熱空氣吹出溴單質(zhì)，得到溶液B主要為鎂離子、SO₄^2-等離子，加入氯化鈣溶液目的是沉淀硫酸根離子，過(guò)濾得到溶液D中加入石灰乳沉淀鎂離子，過(guò)濾得到氫氧化鎂沉淀，通過(guò)加入鹽酸溶解，濃縮蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌，得到氯化鎂晶體，失水后得到固體氯化鎂，電解熔融氯化鎂得到金屬鎂，
（1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣是利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水；
（2）海水淡化水，應(yīng)將水與鹽分離，可用蒸餾、電滲析或離子交換法等；
（3）電解飽和食鹽水，溶液中氯離子在陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，促進(jìn)水電離正向進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大，反應(yīng)生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；
（4）Cl、Br原子最外層都含有7個(gè)電子，兩個(gè)原子各提供一個(gè)電子形成共用電子對(duì)，使最外層均得到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（5）溶液B中含有硫酸根離子，加入氯化鈣溶液可以反應(yīng)生成硫酸鈣，從而除去硫酸根離子；
（6）氫氧化鎂比氫氧化鈣更難溶，則IV中鎂離子與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和鈣離子；
（7）提取率為60%，最終得到36g溴，據(jù)此計(jì)算出原1m³海水中含有的溴元素的質(zhì)量，再計(jì)算出1L海水中含有的溴元素的質(zhì)量即可．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)室制備氯氣是利用二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O，
故答案為：MnO₂+4HCl（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O；
（2）目前淡化海水的方法有多種，如：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等，其中最常用的是蒸餾法，
故答案為：蒸餾法（或電滲析法、離子交換法）；
（3）電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（4）由于氯、溴元素位于同一主族，最外層均為7e^-，兩個(gè)原子各提供1e^-，形成共用電子對(duì)，兩個(gè)原子都形成了8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以氯氣和溴單質(zhì)都是以雙原子形式存在，
故答案為：氯、溴元素位于同一主族，最外層均為7e^-，兩個(gè)原子各提供1e^-，形成共用電子對(duì)，兩個(gè)原子都形成了8e^-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；
（5）硫酸根離子能夠與鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，所以加入氯化鈣溶液的目的是除去SO₄^2-，故答案為：除去SO₄^2-；
（6）氫氧化鎂更難溶，IV中鎂離子與氫氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和鈣離子，該反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺，
故答案為：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（7）將1m³海水濃縮至1L，使用該法最終得到36g Br₂，若提取率為60%，則1m³海水中含有的溴元素的質(zhì)量為$\frac{36g}{60%}$=60g，則該海水的中溴元素的濃度為$\frac{60g}{1×1{0}^{3}L}$=60mg/L，故答案為：60．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了海水資源的綜合利用，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，注意掌握海水資源的綜合應(yīng)用方法．