Question

5．海洋是巨大的資源寶庫(kù)，具有非常廣闊的開(kāi)發(fā)前景．
Ⅰ．從海水中提取食鹽和溴的過(guò)程如下：

（1）請(qǐng)列舉海水淡化的三種方法：蒸餾法、電滲析法、離子交換法．
（2）用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)．某次除雜操作時(shí)，往粗鹽水中先加入過(guò)量的BaCl₂（填化學(xué)式），至沉淀不再產(chǎn)生后，繼續(xù)加入過(guò)量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去．經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，已知K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10、K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9，請(qǐng)分析濾液中仍含有SO₄^2-的原因是：BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）．將提純后的NaCl溶液進(jìn)行電解，在電解槽中可直接得到的產(chǎn)品有H₂、Cl₂、NaOH或H₂、NaClO．
（3）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素．
（4）步驟Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可達(dá)95%，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為：
Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反應(yīng)可知，除環(huán)境保護(hù)外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕．
Ⅱ．按以下實(shí)驗(yàn)方案可從海洋動(dòng)物炳海鞘中提取具有抗腫瘤活性的天然產(chǎn)物．

（5）下列敘述正確的是a、b、d（填序號(hào)）．
a．步驟①需要過(guò)濾裝置        b．步驟②需要用到分液漏斗
c．步驟③需要用到坩堝        d．步驟④需要蒸餾裝置
Ⅲ．海水淡化后剩余的濃海水經(jīng)過(guò)一系列工藝流程可以獲取其他產(chǎn)品，如Mg（OH）₂等．濃海水的主要成分如下：

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

（6）理論上，1L濃海水最多可得到Mg（OH）₂的質(zhì)量為69.6 g．

Answer 1

分析 （1）除去海水中的鹽分以獲得淡水的工藝過(guò)程叫海水淡化，亦稱(chēng)海水脫鹽．海水淡化的方法，基本上分為兩大類(lèi)：
①在除雜的過(guò)程中每步加入的試劑必須是過(guò)量的，使離子除盡；過(guò)量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過(guò)量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據(jù)提供的Ksp數(shù)據(jù)，在后面加入碳酸鈉時(shí)，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；從海水中取淡水，有蒸留法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法；
②除去海水中的鹽分，有電滲拆法、離子交換法和壓滲法；
（2）電解飽和氯化鈉溶液，在陽(yáng)極上產(chǎn)生氯氣，陰極上產(chǎn)生氫氣，同時(shí)生成了氫氧化鈉；如果氯氣遇到氫氧化鈉溶液可反應(yīng)生成次氯酸鈉；
（3）海水淡化得到的母液和電解氯化鈉溶液生成的氯氣反應(yīng)，得到的溴單質(zhì)濃度低，溴單質(zhì)在水中有一定的溶解性且和水反應(yīng)，提取時(shí)消耗過(guò)的能源和原料，降低了經(jīng)濟(jì)效益；
（4）SO₂吸收溴，依據(jù)氧化還原反應(yīng)生成物書(shū)寫(xiě)基本規(guī)律，Br元素在自然中-1價(jià)穩(wěn)定．由于此反應(yīng)有強(qiáng)酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設(shè)備，順利寫(xiě)出工業(yè)生產(chǎn)需要解決的問(wèn)題；
（5）步驟①是分離固液混合物，其操作為過(guò)濾，步驟②分離互不相溶的液體混合物，需進(jìn)行分液，要用到分液漏斗；步驟③是從溶液中得到固體，操作為蒸發(fā)，需要蒸發(fā)皿；步驟④是從有機(jī)化合物中，利用沸點(diǎn)不同采取蒸餾得到甲苯；
（6）根據(jù)Mg²⁺～Mg（OH）₂計(jì)算氫氧化鎂的質(zhì)量．

解答 解：（1）從海水中取淡水，有蒸留法、反滲透法、水合物法、溶劑萃取法和冰凍法，除去海水中的鹽分，有電滲拆法、離子交換法和壓滲法，故答案為：蒸餾法；電滲析法；離子交換法；
（2）加入過(guò)量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過(guò)程中每步加入的試劑必須是過(guò)量的，使離子除盡；過(guò)量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過(guò)量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時(shí)，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）；電解NaCl溶液：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，若產(chǎn)生的Cl₂直接與溶液中NaOH反應(yīng)，可以生產(chǎn)消毒液NaClO，
故答案為：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時(shí)，BaSO₄（s）會(huì)部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s）；Cl₂；NaOH；NaClO；
（3）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，目的是低濃度的Br₂溶液在提取時(shí)消耗過(guò)多的原料和能源，轉(zhuǎn)化為HBr后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質(zhì)，用于富集溴元素，故答案為：富集溴元素；
（4）二氧化硫吸收溴單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，環(huán)境保護(hù)主要是減少SO₂氣體的損耗和排放，工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問(wèn)題是反應(yīng)生成了兩種強(qiáng)酸，易腐蝕設(shè)備，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；強(qiáng)酸對(duì)設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕；
（5）a．步驟①是分離固液混合物，其操作為過(guò)濾，需要過(guò)濾裝置，故a正確；
b．步驟②分離互不相溶的液體混合物，需進(jìn)行分液，要用到分液漏斗，故b正確；
c．步驟③是從溶液中得到固體，操作為蒸發(fā)，需要蒸發(fā)皿，而不用坩堝，故c錯(cuò)誤；
d．步驟④是從有機(jī)化合物中，利用沸點(diǎn)不同采取蒸餾得到甲苯，需要蒸餾裝置，故d正確；
故答案為：a、b、d；
（6）溶液中m（Mg²⁺）=1L×28.8g/L=28.8g，
Mg²⁺～Mg（OH）₂
24g  58g
28.8g m[Mg（OH）₂]
m[Mg（OH）₂]=28.8g×$\frac{58g}{24g}$=69.6g，故答案為：69.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了海水資源的綜合利用，海水提溴工藝，物質(zhì)的分離提純等，注意合成流程中物質(zhì)的性質(zhì)及分離方法是解答本題的關(guān)鍵，注重實(shí)驗(yàn)操作和分離方法的考查，題目難度不大．