Question

11．海水資源的開發(fā)與利用具有廣闊的前景，海水的pH一般在7.5～8.6之間．某地海水中主要離子的含量如表：

成分	Na+	K+	Ca2+	Mg2+	Cl-	SO42-	HCO3-
含量/mg•L-1	9360	83	160	1100	16000	1200	118

（1）海水顯弱堿性的原因是（用離子方程式表示）：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，該海水中Ca²⁺的物質(zhì)的量濃度為4×10^-3 mol/L．
（2）下面是海水利用電滲析法獲得淡水的原理圖，電極為惰性電極．請分析下列問題：

①陽離子交換膜是指B（填A(yù)或B）．
②寫出通電后陽極區(qū)的電極反應(yīng)式：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．電解一段時(shí)間，陰極區(qū)會產(chǎn)生水垢，其成分為CaCO₃和Mg（OH）₂，寫出生成CaCO₃的離子方程式Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O．
（3）水的凈化與軟化的區(qū)別是水的凈化是用混凝劑（如明礬等）將水中懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子；離子交換法是軟化水的常用方法，聚丙烯酸鈉是一種離子交換樹脂，寫出聚丙烯酸鈉單體的結(jié)構(gòu)簡式CH₂=CHCOONa．
（4）采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出Br₂，并用純堿吸收．堿吸收溴的主要反應(yīng)是：Br₂+Na₂CO₃+H₂O→NaBr+NaBrO₃+NaHCO₃，吸收80g Br₂時(shí)轉(zhuǎn)移的電子為$\frac{5}{6}$mol．

Answer 1

分析 （1）分析海水中存在的離子性質(zhì)判斷，碳酸氫根離子是弱酸陰離子水解顯堿性，結(jié)合海水中鈣離子含量為200mg/L，利用物質(zhì)的量濃度概念計(jì)算得到；
（2）①依據(jù)電滲析法淡化海水示意圖分析，陽離子交換膜僅允許陽離子通過．陰極上是陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極附近氫氧根離子濃度增大，海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣；
（3）凈化水是除去懸浮雜質(zhì)，軟化水是除去鈣鎂離子；聚丙烯酸鈉是丙烯酸鈉加聚反應(yīng)的產(chǎn)物，單體為丙烯酸鈉；
（4）反應(yīng)中Br₂起氧化劑、還原劑作用，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為5：1，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：（1）海水中存在的離子性質(zhì)判斷，碳酸氫根離子是弱酸陰離子水解顯堿性，離子方程式為：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，結(jié)合海水中鈣離子含量為160mg/L，物質(zhì)的量濃度=$\frac{\frac{160×1{0}^{-3}g}{40g/mol}}{1L}$=4×10^-3 mol/L；
故答案為：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；4×10^-3 ；
（2）①陰極上是陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子放電能力大于鈉離子，所以電極反應(yīng)為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-或2H⁺+2e^-=H₂↑，陽離子交換膜是指的是裝置中B一端交換膜，
故答案為：B；
②陽極區(qū)是海水中的氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，陰極附近氫氧根離子濃度增大，海水中含有碳酸氫根離子、鈣離子，氫氧根離子和碳酸氫根離子反應(yīng)生成碳酸根離子與鈣離子生成白色沉淀碳酸鈣，生成碳酸鈣沉淀的離子方程式為：Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O；
（3）水的凈化是除去懸浮性雜質(zhì)，一般用明礬水解生成的氫氧化鋁膠體有吸附懸浮雜質(zhì)進(jìn)行凈水；水的軟化是降低Ca²⁺、Mg²⁺的濃度，方法很多，有離子交換法、石灰純堿法等，聚丙烯酸鈉是丙烯酸鈉加聚反應(yīng)的產(chǎn)物，則單體為丙烯酸鈉，結(jié)構(gòu)簡式為：CH₂=CHCOONa，
故答案為：水的凈化是通過混凝劑（如明礬等）將水中的膠體及懸浮物除去，而水的軟化是使水中的Ca²⁺、Mg²⁺濃度減��；CH₂=CHCOONa；
（4）反應(yīng)中Br₂起氧化劑、還原劑作用，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，2×n_氧化劑（Br₂）=2×5×n_還原劑（Br₂），故n_氧化劑（Br₂）：n_還原劑（Br₂）=5：1，故吸收80gBr₂物質(zhì)的量=$\frac{80g}{160g/mol}$=0.5mol，1mol Br₂時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1mol×2×$\frac{1}{1+5}$×5=$\frac{5}{3}$mol，則生成0.5mol Br₂時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{5}{6}$mol
故答案為：$\frac{5}{6}$．

點(diǎn)評 本題考查了海水資源的利用，主要是電解原理的分析和電極反應(yīng)書寫、鹽類水解、氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的計(jì)算等，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．