Question

6．海水是人類寶貴的自然資源．圖1是某工廠對(duì)海水資源綜合利用的部分流程示意閣．

（1）請(qǐng)列舉海水淡化的兩種方法蒸餾法、電滲析法或離子交換法．
（2）精制的食鹽水通過(guò)離子交換膜電解槽電解．圖2為離子交換膜法電解原理示意圖．電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，試根據(jù)電極反應(yīng)分析透過(guò)交換膜的離子X(jué)是Na⁺．
（3）已知[Ca（OH）₂=5.5×l0^-6，Mg（OH）₂=1.8×l0^-11]．將c（Mg^2-）=3.6×l0^-3mol/L 的 MgCl₂溶液與 cmol/L的NaOH溶液等體積混合，要使混合液產(chǎn)生Mg（OH）₂沉淀，c至少等于2.0×10^-4mol/L．經(jīng)步驟③所得的Mg（OH）₂沉淀中常混有Ca（OH）₂，怎樣除去？寫出你的方案：加入MgCl₂溶液，充分?jǐn)嚢瑁�過(guò)濾，沉淀用蒸餾水水洗滌．
（4）工業(yè)制取鎂首先用MgCO₃進(jìn)行熱分解，笫二步加焦炭進(jìn)行氯化得到MgCl₂，最后通過(guò)電解MgCl₂制取Mg，寫出該法笫二步的化學(xué)方程式2MgO+C+2Cl₂═2MgCl₂+CO₂．電解熔融氯化鎂所得的鎂蒸氣冷卻后即為固體鎂．下列氣體中，鎂蒸氣可以在其氛圍中冷卻的是C（選填編號(hào)字母）．
A．Cl₂B．N₂C．H₂D．空氣
（5）甲同學(xué)認(rèn)為：步驟③后可加熱Mg（OH）₂沉淀得到MgO，再電解熔融的MgO制金屬鎂，這樣可簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)約性原則．乙不同意甲的觀點(diǎn)，他的理由是因?yàn)镸gO熔點(diǎn)高，熔融時(shí)，耗費(fèi)大量的能量而增加生產(chǎn)成本．

Answer 1

分析 海水蒸發(fā)得到粗鹽，提純除去雜質(zhì)后溶解，得到飽和氯化鈉溶液，電極氯化鈉溶液會(huì)生成氯氣，母液中加入貝殼煅燒得到的氧化鈣溶于水生成氫氧化鈣，加入母液中沉淀鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾得到沉淀在鹽酸中溶解濃縮得到結(jié)晶水合物，在氯化氫氣流中脫水得到固體氯化鎂，電極熔融氯化鎂得到鎂，
（1）目前淡化海水的方法有多種，如：蒸留法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法；
（2）電解精制飽和食鹽水生成氯氣、氫氣、燒堿，電解過(guò)程中陰離子移向陽(yáng)極，陽(yáng)離子移向陰極；
（3）將c（Mg^2-）=3.6×l0^-3mol/L 的 MgCl₂溶液與 cmol/L的NaOH溶液等體積混合，要使混合液產(chǎn)生Mg（OH）₂沉淀，需要?dú)溲醺�離子濃度用溶度積常數(shù)計(jì)算得到；
（4）笫二步加焦炭進(jìn)行氯化得到MgCl₂，碳、氯氣和氧化鎂反應(yīng)生成氯化鎂和二氧化碳，鎂蒸氣可以在其氛圍中冷卻的是氣體不和鎂發(fā)生反應(yīng)；
（5）氧化鎂和氯化鎂的熔點(diǎn)不同，氧化鎂熔點(diǎn)高不易熔融解答．

解答 解：（1）海水淡化的方法有：蒸餾法、電滲析法、離子交換法等，
故答案為：蒸餾法、電滲析法或離子交換法等；
（2）電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，X離子移向陰極，說(shuō)明X為陽(yáng)離子，主要為Na⁺，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；Na⁺；
（3）Ksp（Mg（OH）₂ ）=1.8×l0^-11 ，將c（Mg^2-）=3.6×l0^-3mol/L 的 MgCl₂溶液與 cmol/L的NaOH溶液等體積混合，c（Mg^2-）=1.8×l0^-3mol/L，生成沉淀時(shí)混合溶液中氫氧根離子濃度=$\sqrt{\frac{Ksp}{c（M{g}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.8×1{0}^{-3}}}$=10^-4mol/L，原氫氧化鈉溶液中c=2.0×10^-4mol/L，溶度積常數(shù)大的物質(zhì)向溶度積常數(shù)小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化，氫氧化鈣的溶度積常數(shù)大于氫氧化鎂，所以加入氯化鎂溶液，充分?jǐn)嚢�，過(guò)濾，沉淀用水洗滌得到氫氧化鎂固體，故答案為：加入氯化鎂溶液，充分?jǐn)嚢�，過(guò)濾，沉淀用水洗滌；
故答案為：2.0×10^-4；加入 MgCl₂ 溶液，充分?jǐn)嚢�，過(guò)濾，沉淀用蒸餾水水洗滌；
（4）工業(yè)制取鎂首先用MgCO₃進(jìn)行熱分解，笫二步加焦炭進(jìn)行氯化得到MgCl₂，最后通過(guò)電解MgCl₂制取Mg，該法笫二步的化學(xué)方程式為：2MgO+C+2Cl₂═2MgCl₂+CO₂，電解熔融氯化鎂所得的鎂蒸氣冷卻后即為固體鎂，下列氣體中，鎂蒸氣可以在其氛圍中冷卻的是不能和鎂發(fā)生反應(yīng)，
A．Cl₂和鎂反應(yīng)不能用來(lái)干燥，故A錯(cuò)誤；
B．N₂和鎂發(fā)生反應(yīng)生成氮化鎂，不能冷卻，故B錯(cuò)誤；
C．H₂和鎂不能反應(yīng)，可以冷卻，故C正確；
D．空氣和鎂發(fā)生反應(yīng)，不能用來(lái)冷卻，故D錯(cuò)誤；
故答案為：2MgO+C+2Cl₂═2MgCl₂+CO₂；C；
（5）MgO熔點(diǎn)為3105℃，MgCl₂熔點(diǎn)714℃，熔融MgO時(shí)耗費(fèi)大量的能量，而增加生產(chǎn)成本，
故答案為：因?yàn)?nbsp;MgO 熔點(diǎn)高，熔融時(shí)，耗費(fèi)大量的能量而增加生產(chǎn)成本；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了從海水中提取鎂的反應(yīng)原理、沉淀溶解平衡的溶度積常數(shù)計(jì)算、物質(zhì)性質(zhì)等，利用所學(xué)知識(shí)結(jié)合流程圖信息是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．