Question

17．海洋資源有巨大的開(kāi)發(fā)潛力，人類(lèi)正著力進(jìn)行海水的綜合利用．
（1）以海水為原料生產(chǎn)海鹽過(guò)程中產(chǎn)生苦鹵（含Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、Br^-等離子）．從苦鹵中可提取溴，其生產(chǎn)流程如下：

①在設(shè)備Ⅰ中用空氣吹出Br₂，并在設(shè)備Ⅱ中用純堿溶液吸收，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，若吸收1mol Br₂，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$mol．
②所用的設(shè)備名稱為（填序號(hào)）：設(shè)備ⅠB設(shè)備ⅡA
A．吸收塔　　      B．吹出塔　　　    C．分餾塔　　     D．壓濾機(jī)
③步驟③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O．
④蒸餾塔中蒸餾溫度控制在90℃左右的原因是順利將溴蒸出，同時(shí)防止水餾出．
（2）從海水中提取鎂的工藝流程如下：

濃海水中的離子濃度如下：

離子	Na+	Mg2+	Cl-	SO42-
濃度/（g•L-1）	63.7	28.8	144.6	46.4

產(chǎn)品1是脫硫階段產(chǎn)生的沉淀，其主要成分的化學(xué)式為CaSO₄，1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為69.6g．
（3）下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是②③④（填序號(hào)）
①用混凝法獲取淡水  ②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量
③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種   ④改進(jìn)鉀、溴、鎂的提取工藝．

Answer 1

分析 （1）由流程可知，①中發(fā)生2Br^-+Cl₂=2Cl^-+Br₂，利用空氣將吹出塔中含Br₂的溶液，經(jīng)過(guò)吹出、吸收、酸化來(lái)重新獲得含Br₂的溶液，其目的是富集溴，提高Br₂的濃度，在設(shè)備Ⅱ吸收塔中的溶液含BrO₃^-，可知發(fā)生3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，加入稀硫酸③中發(fā)生5Br^-+BrO₃^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，最后利用蒸餾得到溴，以此來(lái)解答．
①吸收3molBr₂時(shí)，其中1mol溴原子從0→+5，5mol溴原子從0變?yōu)?1，據(jù)此計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
②在設(shè)備Ⅰ吹出塔中用空氣吹出Br₂，并在設(shè)備Ⅱ吸收塔中用純堿溶液吸收；
③依據(jù)題干敘述可知溴酸根離子和溴離子在酸性條件下發(fā)生價(jià)態(tài)歸中反應(yīng)；
④溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致水蒸氣蒸發(fā)出來(lái)，溫度過(guò)低無(wú)法將溴蒸發(fā)出來(lái)；
（2）工藝流程合成步驟中加入石灰乳，沉降后，將過(guò)濾后的濾液進(jìn)行脫硫，應(yīng)是用鈣離子沉淀硫酸根離子生成硫酸鈣沉淀，產(chǎn)品1為硫酸鈣，合成得到氫氧化鎂沉淀，故過(guò)濾后干燥的產(chǎn)品2為氫氧化鎂，計(jì)算1L溶液中Mg²⁺的質(zhì)量，根據(jù)Mg²⁺～Mg（OH）₂計(jì)算氫氧化鎂的質(zhì)量；
（3）混凝法使的懸浮物質(zhì)和膠體聚集成較大顆的顆粒而沉淀，然后過(guò)濾除去，不能進(jìn)行海水淡化，通過(guò)改變工藝，可以提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量，優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種，可以根據(jù)不同的原理改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝．

解答 解：（1）①在設(shè)備Ⅱ中用純堿溶液吸收，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3CO₃^2-+3Br₂=5Br^-+BrO₃^-+3CO₂↑，吸收3molBr₂時(shí)，其中1mol溴原子從0→+5，5mol溴原子從0變?yōu)?1，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：5mol，若吸收1mol Br₂，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$mol，
故答案為：$\frac{5}{3}$；
②設(shè)備Ⅰ為利用空氣將吹出塔中含Br₂的溶液，所以設(shè)備I為吹出塔，在設(shè)備Ⅱ中吸收溶液中含有的BrO₃^-，所以設(shè)備II為吸收塔，
故答案為：B；A；
③溴酸根離子和溴離子在酸性條件下發(fā)生價(jià)態(tài)歸中反應(yīng)，BrO₃^-由正五價(jià)降為0價(jià)；還原劑是化合價(jià)升高的物質(zhì)，Br^-由正五價(jià)升為0價(jià)，其離子反應(yīng)方程式為：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O，
故答案為：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；
④溫度過(guò)高水蒸氣蒸出，溴中含有水分，溫度過(guò)低溴不能完全蒸出，產(chǎn)率低，所以控制溫度在90℃左右進(jìn)行蒸餾的原因是順利將溴蒸出，同時(shí)防止水餾出，
故答案為：順利將溴蒸出，同時(shí)防止水餾出；
（2）工藝流程合成步驟中加入石灰乳，沉降后，將過(guò)濾后的濾液進(jìn)行脫硫，用Ca²⁺沉淀SO₄^2-生成CaSO₄沉淀，離子方程式為：Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓，采用過(guò)濾的方法得到產(chǎn)品1為CaSO₄，濾液中加入石灰乳，發(fā)生反應(yīng)為Mg²⁺（aq）+Ca（OH）₂（s）=Mg（OH）₂（s）+Ca²⁺ （aq），合成中應(yīng)得到Mg（OH）₂沉淀，過(guò)濾、干燥的產(chǎn)品2為Mg（OH）₂，溶液中m（Mg²⁺）=1L×28.8g/L=28.8g；
Mg²⁺～Mg（OH）₂
24g     58g
28.8g   m[Mg（OH）₂]
m[Mg（OH）₂]=28.8g×$\frac{58g}{24g}$=69.6g，
故答案為：CaSO₄；69.6；
（3）①混凝法是加入一種混凝劑（如：明礬、鐵鹽等），使水中細(xì)小的懸浮物質(zhì)和膠體聚集成較大顆的顆粒而沉淀，然后過(guò)濾除去，海水中可溶性雜質(zhì)不能除去，不能進(jìn)行海水淡化，故①錯(cuò)誤；
②改進(jìn)工藝，盡可能減少新物質(zhì)引入，除去粗產(chǎn)品中的雜質(zhì)，可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，故②正確；
③海洋是一個(gè)遠(yuǎn)未完全開(kāi)發(fā)的巨大化學(xué)資源寶庫(kù)，海水中元素種類(lèi)很多，改進(jìn)工藝可以優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種，故③正確；
④根據(jù)不同的提取原理可以改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝，從而提高K、Br₂、Mg等的提取質(zhì)量，故④正確；
故選：②③④．

點(diǎn)評(píng) 本題考查海水的綜合利用、純堿制備的工業(yè)原理、從海水中提溴、鎂的流程等知識(shí)，題目難度中等，明確生成流程為解本題關(guān)鍵．