Question

11．將海水淡化與濃縮海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一．一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃縮海水中通過一系列工藝流程提取其他產品．

（1）如圖1，用惰性電極在電場中利用膜技術（陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）淡化海水，該方法稱為電滲析法．
①圖1中膜a應選擇陽離子交換膜，陽極的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②電滲析法還可以用來處理電鍍廢液，寫出用該方法處理含硫酸銅廢液時（使用惰性電極）所發(fā)生的電極反應：陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）海水中的溴的儲量豐富，約占地球溴總儲量的99%，故溴有“海洋元素”之稱．工業(yè)上是將氯氣通入到含溴離子的濃縮海水中，使溴置換出來，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴．該方法中反應的離子方程式依次為①Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-
②3Br₂+3CO₃^2-=BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑③BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；產生1molBr2時，該反應轉移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$N_A．
（3）海水中的氘（含HDO 0.03‰）發(fā)生聚變的能量，足以保證人類上億年的能源消費，工業(yè)上可采用“硫化氫-水雙溫交換法”富集HDO．其原理是利用H₂S、HDS、H₂O和HDO四種物質，在25℃和100℃兩種不同溫度下發(fā)生的兩個不同反應得到較高濃度的HDO． 如圖2為“硫化氫-水雙溫交換法”所發(fā)生的兩個反應中涉及的四種物質在反應體系中的物質的量隨溫度的變化曲線．寫出100℃時所發(fā)生的反應的化學方程式H₂S+HDO=HDS+H₂O；工業(yè)上富集HDO的生產過程中，可以循環(huán)利用的一種物質是H₂S．

Answer 1

分析 （1）①陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過；②在陰極上陽離子放電，在陽極上陰離子放電；
（2）依據題干敘述可知溴酸根離子和溴離子在酸性條件下發(fā)生價態(tài)歸中反應，產生3molBr₂時，其中1mol溴原子從+5→0，5mol溴原子從-1變?yōu)?，據此計算轉移電子數(shù)；
（3）圖象分析，物質的量減少的是反應物，增加的是生成物；HDS中的氫原子可以繼續(xù)與HDO反應，故H₂S可循環(huán)利用．

解答 解：（1）①陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，隔膜A和陽極相連，陽極是陰離子放電，所以隔膜A是陽離子交換膜，陽極的電極反應式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：陽離子交換膜；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②溶液中共有4中離子Cu²⁺，H⁺，在陰極上陽離子放電，放電順序：Cu²⁺＞H⁺，陰極反應為：2Cu²⁺+4e^-=2Cu，在陽極上陰離子放電，放電順序：陽極反應為：OH^-＞SO₄^2-，4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：2Cu²⁺+4e^-=2Cu； 4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）依據題干敘述可知溴酸根離子和溴離子在酸性條件下發(fā)生價態(tài)歸中反應，其離子反應方程式為：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；BrO₃^-由正五價降為0價；還原劑是化合價升高的物質，Br^-由正五價升為0價，產生3molBr₂時，轉移電子數(shù)為：5mol，所以產生1molBr₂時轉移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$N_A，
故答案為：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；$\frac{5}{3}$N_A；
（3）物質的量減少的是反應物，增加的是生成物，反應物為H₂S，HDO，生成物為HDS，H₂O，反應的化學方程式為H₂S+HDO=HDS+H₂O，HDS中的氫原子可以繼續(xù)與HDO反應，故H₂S可循環(huán)利用，
故答案為：H₂S+HDO=HDS+H₂O；H₂S．

點評 本題考查電解池原理的分析判斷、氧化還原反應等知識，注意電極反應式的書寫判斷電解產物的分析應用，掌握基礎，仔細審題是解題關鍵，題目難度中等．