Question

5．海洋是巨大的資源寶庫，具有非常廣闊的開發前景．
Ⅰ．從海水中提取食鹽和溴的過程如下：

（1）請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．某次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂（填化學式），至沉淀不再產生后，繼續加入過量的Na₂CO₃和NaOH，充分反應后將沉淀一并濾去．經檢測發現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，當溶液中存在大量CO₃^2-時，BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）．將提純后的NaCl溶液進行電解，在電解槽中可直接得到的產品有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95%，有關反應的離子方程式為：
Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，由此反應可知，除環境保護外，在工業生產中應解決的主要問題是強酸對設備的嚴重腐蝕．
Ⅱ．按以下實驗方案可從海洋動物炳海鞘中提取具有抗腫瘤活性的天然產物．

（5）下列敘述正確的是a、b、d（填序號）．
a．步驟①需要過濾裝置        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過一系列工藝流程可以獲取其他產品，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程叫海水淡化，亦稱海水脫鹽．海水淡化的方法，基本上分為兩大類：
①在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據提供的Ksp數據，在后面加入碳酸鈉時，發生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，在陽極上產生氯氣，陰極上產生氫氣，同時生成了氫氧化鈉；如果氯氣遇到氫氧化鈉溶液可反應生成次氯酸鈉；
（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，得到的溴單質濃度低，溴單質在水中有一定的溶解性且和水反應，提取時消耗過的能源和原料，降低了經濟效益；
（4）SO₂吸收溴，依據氧化還原反應生成物書寫基本規律，Br元素在自然中-1價穩定．由于此反應有強酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設備，順利寫出工業生產需要解決的問題；
（5）步驟①是分離固液混合物，其操作為過濾，步驟②分離互不相溶的液體混合物，需進行分液，要用到分液漏斗；步驟③是從溶液中得到固體，操作為蒸發，需要蒸發皿；步驟④是從有機化合物中，利用沸點不同采取蒸餾得到甲苯；
（6）根據Mg²⁺～Mg（OH）₂計算氫氧化鎂的質量．

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）加入過量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，發生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）；電解NaCl溶液：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，若產生的Cl₂直接與溶液中NaOH反應，可以生產消毒液NaClO，
故答案為：BaCl₂；BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當溶液中存在大量CO₃^2-時，BaSO₄（s）會部分轉化為BaCO₃（s）；Cl₂；NaOH；NaClO；
（3）步驟Ⅰ中已獲得Br₂，步驟Ⅱ中又將Br₂還原為Br^-，目的是低濃度的Br₂溶液在提取時消耗過多的原料和能源，轉化為HBr后易被氧化劑氯氣氧化為溴單質，用于富集溴元素，故答案為：富集溴元素；
（4）二氧化硫吸收溴單質發生反應，SO₂+Br₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-，環境保護主要是減少SO₂氣體的損耗和排放，工業生產中應解決的主要問題是反應生成了兩種強酸，易腐蝕設備，
故答案為：SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br^-+SO₄^2-；強酸對設備的嚴重腐蝕；
（5）a．步驟①是分離固液混合物，其操作為過濾，需要過濾裝置，故a正確；
b．步驟②分離互不相溶的液體混合物，需進行分液，要用到分液漏斗，故b正確；
c．步驟③是從溶液中得到固體，操作為蒸發，需要蒸發皿，而不用坩堝，故c錯誤；
d．步驟④是從有機化合物中，利用沸點不同采取蒸餾得到甲苯，需要蒸餾裝置，故d正確；
故答案為：a、b、d；
（6）溶液中m（Mg²⁺）=1L×28.8g/L=28.8g，
Mg²⁺～Mg（OH）₂
24g  58g
28.8g m[Mg（OH）₂]
m[Mg（OH）₂]=28.8g×$\frac{58g}{24g}$=69.6g，故答案為：69.6．

點評 本題考查了海水資源的綜合利用，海水提溴工藝，物質的分離提純等，注意合成流程中物質的性質及分離方法是解答本題的關鍵，注重實驗操作和分離方法的考查，題目難度不大．