Question

7．海洋約占地球表面積的71%，海水資源的利用具有非常廣闊的前景，從海水中可提取多種化工原料．按下圖所示工藝流程可利用海水獲得Br₂：

（1）請列舉海水淡化的兩種方法：蒸餾法、離子交換法
（2）下列不需要化學變化就能夠從海水中獲得的物質是B．
A．氯、溴、碘      B．食鹽、淡水     C．燒堿、氫氣      D．鈉、鎂、鋁
（3）步驟 ①中已獲得Br₂，步驟②中又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素．
（4）步驟②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．
（5）某溫度下，將氯氣通入NaOH溶液中，反應得到NaCl、NaClO、NaClO₃的混合液，經測定ClO^-與ClO${\;}_{3}^{-}$的濃度之比為1：3，則溶液中c（Na⁺）：c（ClO^-）=20：1．

Answer 1

分析 （1）海水淡化海水就是將海水中的可溶性雜質除去的過程，可根據淡化原理進行分析解答；
（2）根據從海水制備物質的原理可知，金屬單質與非金屬單質需要利于化學反應來制取，而食鹽可利用蒸發原理，淡水利于蒸餾原理來得到；
（3）海水淡化得到母液和電解氯化鈉溶液可生成氯氣，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）根據反應Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-有強酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蝕設備；
（5）可以根據反應物和生成物來書寫方程式，從反應中找到被還原的氯元素即化合價降低的氯元素，確定鈉離子和次氯酸根離子濃度之比等于物質的量之比．

解答 解：（1）淡化海水，應將水與海水中的鹽進行分離，常用方法有蒸餾：因水的沸點較低，可用蒸餾法得到蒸餾水，實現海水淡化的目的；電滲析：可使相應的離子通過半透膜以達到硬水軟化的效果；以及離子交換法：通過離子交換樹脂可以除去海水中的離子，從而達到淡化海水的目的等其它方法，
故答案為：蒸餾法、離子交換法等；
（2）A．可從海水中獲得氯化鈉，通過電解熔融氯化鈉得到鈉和氯氣，是化學變化，通過氯氣將溴離子和碘離子氧化為溴單質和碘單質，是化學變化，故A錯誤；
B．把海水用蒸餾等方法可以得到淡水，把海水經太陽暴曬，蒸發水分后即得食鹽，不需要化學變化就能夠從海水中獲得，故B正確；
C．可從海水中獲得氯化鈉，配制成飽和食鹽水，然后電解，即得燒堿、氫氣和氯氣，是化學變化，故C錯誤；
D．可從海水中獲得氯化鈉，電解熔融氯化鈉得到鈉和氯氣，是化學變化，通過電解熔融的氯化鎂和氧化鋁即得鎂和鋁，是化學變化，故D錯誤；
故選B；
（3）步驟①中已獲得Br₂，步驟②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，Br元素的化合價由0降低為-1價，Br₂在反應中作氧化劑，表現氧化性，S元素的化合價由+4價升高到+6價，SO₂作還原劑，發生反應：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，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：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；強酸對設備的嚴重腐蝕；
（5）某溫度下，將氯氣通入NaOH溶液中，反應得到NaCl、NaClO、NaClO₃的混合液，經測定ClO^-與ClO${\;}_{3}^{-}$的濃度之比為1：3，由Cl到ClO^-，失去1個電子，由Cl到ClO₃^-，失去5個電子，一共失去1+3×5=16個電子；由Cl到Cl^-，得到1個電子，需要16個原子才能得到16個電子，反應的化學方程式為：
10Cl₂+20NaOH=16NaCl+NaClO+3NaClO₃+10H₂O，則溶液中c（Na⁺）：c（ClO^-）=20：1，
故答案為：20：1．

點評 本題考查了海水資源的綜合利用，涉及到海水淡化、海水提溴工藝、萃取等知識點，注意物質的分離、提純應把握物質的性質的異同，掌握從海水中提取食鹽和溴的原理為解答該題的關鍵，題目難度中等．