Question

[選修2--化學與技術]
I．化學與科學、技術、社會、環境密切相關，下列做法中正確的是

 

（雙選）
A．研制乙醇汽油（汽油中添加一定比例乙醇）技術，不能降低機動車尾氣中有害氣體排放
B．為了有效的發展清潔能源，采用電解水的方法大量制備H₂
C．利用化學反應原理，設計和制造新的藥物
D．停車場安裝催化光解設施，可將汽車尾氣中CO和NO_x反應生成無毒氣體
II．浩瀚的海洋是一個巨大的資源寶庫，蘊藏著豐饒的礦產，是寶貴的化學資源，如
圖是海水加工的示意圖，根據下圖回答問題．

（1）海水淡化工廠通常采用的制備淡水的方法有

 

（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的化學式：①

 

，②

 

，吸收塔中發生的化學反應方程式為

 

．

（3）制備金屬鎂是通過電解熔融的MgC1₂，而不用MgO，其原因是

 

．
（4）食鹽也是一種重要的化工原料，氯堿工業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，必須加入一些化學試劑，使雜質沉淀，處理后的鹽水還需進入陽離子交換塔，其原因是

 

．電解食鹽水在離子交換膜電解槽中進行，離子交換膜的作用是

 

．
（5）多晶硅主要采用SiHCl₃還原工藝生產，其副產物SiCl₄可轉化為SiHCl₃而循環使用．一定條件下，在20L恒容密閉容器中的反應：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（g）

放電

充電

 4SiHCl₃（g）．達平衡后，H₂與SiHCl₃物質的量濃度分別為0.140mol/L和0.020mol/L，若H₂全部來源于氯堿工業，理論上需消耗純NaCl的質量為

 

kg．

Answer 1

考點：海水資源及其綜合利用,硅和二氧化硅,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,物質的分離、提純和除雜

專題：化學應用

分析：Ⅰ、A、使用乙醇汽油能減少有害氣體的排放，乙醇是可再生能源，
B、電解水的方法大量制備H₂ ，消耗更多的能源，不經濟；
C、利用化學原理可以制備新的物質；
D、CO和NO_x反應在催化劑作用下反應生成氮氣和二氧化碳無毒氣體；
Ⅱ、（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，先進行溴離子的氧化得到溴單質，利用二氧化硫吸收溴單質富集得到溴離子，最后再次用氯氣氧化；
（3）MgO的熔點為2852℃、熔點高，電解時耗能高；
（4）食鹽水中含有雜質離子Mg²⁺、Ca²⁺，一定條件下生成沉淀損害離子交換膜；根據電解食鹽水的產物之間能反應；
（5）利用三段分析法，根據平衡時H₂與SiHCl₃物質的量濃度，求出的起始物質的量，再根據2NaCl+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，求出理論上消耗純NaCl的質量．

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，先進行溴離子的氧化得到 溴單質，利用二氧化硫吸收溴單質的富集得到溴離子，最后再次用氯氣氧化，吸收塔中發生的化學反應方程式為：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
故答案為：SO₂；Cl₂；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（3）MgO的熔點為2852℃、熔點高，電解時耗能高，所以，工業上，電解熔融MgCl₂冶煉金屬鎂；
故答案為：MgO的熔點為2800℃、熔點高，電解時耗能高；
（4）用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜，所以要用陽離子交換塔除去Mg²⁺、Ca²⁺；電解食鹽水的產物有氯氣、氫氣和氫氧化鈉，氯氣與氫氧化鈉能反應，氫氣與氯氣也能反應，所以電解食鹽水在離子交換膜電解槽中進行；
故答案為：用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜；防止H₂與C1₂混合發生爆炸，同時防止C1^-進入陰極室，這樣可以獲得純凈的NaOH，；
（5）由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
4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，x=0.1mol，
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol，n=3.0mol，
由2NaCl+2H₂O

通電  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
  2mol                 1mol

2×58.5g

1mol

=

m(NaCl)

3mol

；  m（NaCl）=350g=0.35kg；
故答案為：0.35．

點評：本題考查了海水提取鎂的過程分析，是一道綜合性試題，涉及知識點比較多，要求學生有完整的知識結構和分析問題的能力，難度中等．