Question

4．將海水淡化與濃海水資源化結合起來是綜合利用海水的重要途徑之一．一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃海水中通過一系列工藝提取其他產品．
回答下列問題：
（1）下列改進和優化海水綜合利用工藝的設想和做法可行的是②③④（填序號）．
①用混凝法獲取淡水          ②提高部分產品的質量
③優化提取產品的品種        ④改進鉀、溴、鎂的提取工藝
（2）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是Br₂+Na₂CO₃+H₂O  NaBr+NaBrO₃+NaHCO₃，吸收1mol Br₂時，轉移的電子數為$\frac{5}{3}$mol．
（3）海水提鎂的一段工藝流程如圖：

濃海水的主要成分如下：

離子

Na+

Mg2+

Cl-

SO42-

濃度/g/L

63.7

28.8

144.6

46.4

該工藝過程中，脫硫階段主要反應的離子方程式為Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓，產品2的化學式為Mg（OH）₂，1L濃海水最多可得到產品2的質量為69.6g．
（4）采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂，發生反應的化學方程式為MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；電解時，若有少量水存在會造成產品鎂的消耗，寫出有關反應的化學方程式Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）混凝法使的懸浮物質和膠體聚集成較大顆的顆粒而沉淀，然后過濾除去，不能進行海水淡化，通過改變工藝，可以提高部分產品的質量，優化提取產品的品種，可以根據不同的原理改進鉀、溴、鎂等的提取工藝；
（2）反應中Br₂起氧化劑、還原劑作用，根據電子轉移守恒可知，氧化劑與還原劑物質的量之比為5：1，據此計算；
（3）工藝流程合成步驟中加入石灰乳，沉降后，將過濾后的濾液進行脫硫，應是用鈣離子沉淀硫酸根離子生成硫酸鈣沉淀，產品1為硫酸鈣，合成得到氫氧化鎂沉淀，故過濾后干燥的產品2為氫氧化鎂，計算1L溶液中Mg²⁺的質量，根據Mg²⁺～Mg（OH）₂計算氫氧化鎂的質量；
（4）電解熔融氯化鎂得到Mg與氯氣；電解時，若有少量水存在，Mg與水反應生成氫氧化鎂與氫氣，會造成產品鎂的消耗．

解答 解：（1）①混凝法是加入一種混凝劑（如：明礬、鐵鹽等），使水中細小的懸浮物質和膠體聚集成較大顆的顆粒而沉淀，然后過濾除去，海水中可溶性雜質不能除去，不能進行海水淡化，故錯誤；
②改進工藝，盡可能減少新物質引入，除去粗產品中的雜質，可以提高產品的質量，故正確；
③海洋是一個遠未完全開發的巨大化學資源寶庫，海水中元素種類很多，改進工藝可以優化提取產品的品種，故正確；
④根據不同的提取原理可以改進鉀、溴、鎂等的提取工藝，從而提高K、Br₂、Mg等的提取質量，故正確；
故選：②③④；
（2）反應中Br₂起氧化劑、還原劑作用，根據電子轉移守恒可知，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1mol Br₂時，轉移的電子數為1mol×2×$\frac{1}{1+5}$×5=$\frac{5}{3}$mol，故答案為：$\frac{5}{3}$；
（3）工藝流程合成步驟中加入石灰乳，沉降后，將過濾后的濾液進行脫硫，用Ca²⁺沉淀SO₄^2-生成CaSO₄沉淀，離子方程式為：Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓，采用過濾的方法得到產品1為CaSO₄，濾液中加入石灰乳，發生反應為Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，合成中應得到Mg（OH）₂沉淀，過濾、干燥的產品2為Mg（OH）₂，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：Ca²⁺+SO₄^2-=CaSO₄↓；Mg（OH）₂；69.6；
（4）電解熔融氯化鎂得到Mg與氯氣，電解反應方程式為：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；電解時，若有少量水存在，Mg與水反應生成氫氧化鎂與氫氣，會造成產品鎂的消耗，反應方程式為：Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑，
故答案為：MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑．

點評 本題考查海水資源開發利用、氧化還原反應計算、電解原理等，是對基礎知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．