Question

1．浩瀚的海洋是一個(gè)巨大的資源寶庫，蘊(yùn)藏著豐饒的礦產(chǎn)，是寶貴的化學(xué)資源，如圖是海水加工的示意圖，根據(jù)如圖回答問題．

（1）海水淡化工廠通常采用的制備淡水的方法有蒸餾法、電滲析法（寫出兩種）．
（2）如圖是從濃縮海水中提取溴的流程圖．寫出下圖中①②的化學(xué)式：①SO₂，②Cl₂；吸收塔中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．

（3）制備金屬鎂是通過電解熔融的MgC1₂，而不用MgO，其原因是MgO熔點(diǎn)很高，熔點(diǎn)高會(huì)消耗大量電能．
（4）食鹽也是一種重要的化工原料，氯堿工業(yè)就是通過電解飽和食鹽水來制備NaOH、H₂和C1₂．海水中得到的粗鹽中往往含有一些雜質(zhì)，必須加入一些化學(xué)試劑，使雜質(zhì)沉淀，處理后的鹽水還需進(jìn)入陽離子交換塔，其原因是用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會(huì)生成沉淀，損害離子交換膜．電解食鹽水在離子交換膜電解槽中進(jìn)行，離子交換膜的作用是防止H₂與C1₂混合發(fā)生爆炸，同時(shí)防止C1^-進(jìn)入陰極室，這樣可以獲得純凈的NaOH．
（5）多晶硅主要采用SiHCl₃還原工藝生產(chǎn)，其副產(chǎn)物SiCl₄可轉(zhuǎn)化為SiHCl₃而循環(huán)使用．一定條件下，在20L恒容密閉容器中的反應(yīng)：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（g）?4SiHCl₃（g）．達(dá)平衡后，H₂與SiHCl₃物質(zhì)的量濃度分別為0.140mol/L和0.020mol/L．若H₂全部來源于氯堿工業(yè)，理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為0.35kg．

Answer 1

分析 （1）目前淡化海水的方法有多種，常用方法有蒸餾、電滲析以及離子交換法等，以此解答．
（2）從濃縮海水中提取溴，先進(jìn)行溴離子的氧化得到溴單質(zhì)，利用二氧化硫吸收溴單質(zhì)富集得到溴離子，最后再次用氯氣氧化；
（3）MgO的熔點(diǎn)為2852℃、熔點(diǎn)高，電解時(shí)耗能高；
（4）食鹽水中含有雜質(zhì)離子Mg²⁺、Ca²⁺，一定條件下生成沉淀損害離子交換膜；根據(jù)電解食鹽水的產(chǎn)物之間能反應(yīng)；
（5）利用三段分析法，根據(jù)平衡時(shí)H₂與SiHCl₃物質(zhì)的量濃度，求出的起始物質(zhì)的量，再根據(jù)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，求出理論上消耗純NaCl的質(zhì)量．

解答 解：（1）目前淡化海水的方法有多種，海水淡化工廠通常采用的制備淡水的方法有：蒸餾法、電滲析法；
故答案為：蒸餾法、電滲析法；
（2）從濃縮海水中提取溴，先進(jìn)行溴離子的氧化得到 溴單質(zhì)，利用二氧化硫吸收溴單質(zhì)的富集得到溴離子，最后再次用氯氣氧化，吸收塔中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
故答案為：SO₂；Cl₂；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（3）MgO的熔點(diǎn)為2852℃、熔點(diǎn)高，電解時(shí)耗能高，所以工業(yè)上，電解熔融MgCl₂冶煉金屬鎂；
故答案為：MgO熔點(diǎn)很高，熔點(diǎn)高會(huì)消耗大量電能；
（4）用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會(huì)生成沉淀，損害離子交換膜，所以要用陽離子交換塔除去Mg²⁺、Ca²⁺；電解食鹽水的產(chǎn)物有氯氣、氫氣和氫氧化鈉，氯氣與氫氧化鈉能反應(yīng)，氫氣與氯氣也能反應(yīng)，所以電解食鹽水在離子交換膜電解槽中進(jìn)行；
故答案為：用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會(huì)生成沉淀，損害離子交換膜；防止H₂與C1₂混合發(fā)生爆炸，同時(shí)防止C1^-進(jìn)入陰極室，這樣可以獲得純凈的NaOH；
（5）反應(yīng)方程式可知：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）?4SiHCl₃（g）
起始量（mol）                               n                                  0
變化量（mol）                             2x                x                4x
平衡量（mol）                           n-2x                                 4x
則：4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，x=0.1mol，
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol，n=3.0mol，
由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
2mol                         1mol
$\frac{2×58.5g}{1mol}$=$\frac{m（NaCl）}{3mol}$；
解得：m（NaCl）=350g=0.35kg，
故答案為：0.35．

點(diǎn)評(píng) 本題主要是考查了海水提取鎂的過程分析，涉及知識(shí)點(diǎn)比較多，要求學(xué)生有完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)和分析問題以及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，題目難度中等．注意電化學(xué)原理在氯堿工業(yè)中的應(yīng)用，難點(diǎn)是有關(guān)根據(jù)方程式進(jìn)行的計(jì)算，解得時(shí)注意根據(jù)方程式找出有關(guān)量之間的關(guān)系．