题目

题型：不详难度：来源：

（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 L－1)	成分	含量/(mg L－1)
Cl－	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-	142
SO42	2560	Br－	64
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^—+SO₄^2—
（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

解析

试题分析：
（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CO₃^2-，CO₃^2-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^—+SO₄^2—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。