Question

（10分）地球的海水總量約有1.4×10¹⁸t，是人類最大的資源庫。

（1）如右圖利用海水得到淡水的方法為               。

（2）電滲析法是近年發展起來的一種較好的海水淡化技術，其原理如右下圖。a是電源的　　　　極；Ⅰ口排出的是　　　（填“淡水” 或“濃水”）。

（3）海水淡化后的濃水中含大量鹽分（主要含有Mg^2＋、 Ca²⁺、Fe^3＋和SO₄^2－），排入水中會改變水質，排到土壤中會導致土壤鹽堿化，故不能直接排放，可以與氯 堿工業聯產。電解前需要把濃水精制，所需試劑主要包括：HCl、NaOH、  BaCl₂、Na₂CO₃等），其中HCl的作用主要 是                      

（4）鈾是核反應最重要的燃料，其提煉技術直接關系著一個國家核工業或核武器的發展水平，海水中鈾以UCl₄形式存在（以離子形式存在），每噸海水只含3.3毫克鈾，海水總量極大，鈾總量相當巨大。不少國家正在探索海水提鈾的方法。現在，已經研制成功一種螯合型離子交換樹脂，它專門吸附海水中的鈾，而不吸附其他元素。其反應原理為：___________________________（樹脂用HR代替），發生離子交換后的離子交換膜用酸處理還可再生并得到含鈾的溶液，其反應原理為：________________________。

（5）離子交換樹脂法是制備純水（去離子水） 的主要方法。某陽離子交換樹酯的局部結構可寫成（右圖）。該陽離子交換樹脂是由單體苯乙烯和交聯劑對二乙烯基苯聚合后再經__　      反應得到的。自來水與該離子交換樹脂交換作用后顯  　　    （填“酸性”、“堿性”或“中性”）。

（6）中國《生活用水衛生標準》中規定，水的總硬度不能過大。如果硬度過大，飲用后對人體健康與日常生活有一定影響。暫時硬水的硬度是由        （填陰離子符號）引起的，經       （填操作名稱）后可被去掉。永久硬水的硬度可由離子交換法去掉。

 

Answer 1

【答案】

（1）蒸餾法（2） 負、 淡水

（3）除去過量的Na₂CO₃，并調節溶液的pH值

（4）4HR＋U^4＋===UR₄＋4H^＋　UR₄＋4H^＋===4HR＋U^4＋

（5）磺化或取代、 酸性      （6）HCO₃^－  、 加熱煮沸       

【解析】（1）根據裝置圖可知，該方法是利用太陽能蒸發海水，屬于蒸餾法。

（2）在電場作用下海水的陽離子趨向陰極，陰離子趨向陽極，但陽離子只能透過陽膜，卻被相鄰的陰膜阻擋，陰離子與此相反，使不同間隔內交替集中陰離子和陽離子，形成含鹽多的濃水和含鹽少的淡水。由于和a電極相鄰的是陽離子交換膜，所以a電極是電源的負極，Ⅰ口排出的是淡水。

（3）由于在除去雜質的過程中，會引入過量的碳酸鈉，所以鹽酸的作用是除去過量的Na₂CO₃，并調節溶液的pH值。

（4）根據離子交換樹脂的原理可知，反應的方程式是4HR＋U^4＋===UR₄＋4H^＋。如果增大氫離子濃度，所以發生離子交換后的離子交換膜用酸處理的方程式是UR₄＋4H^＋===4HR＋U^4＋。

（5）根據結構簡式可知，陽離子交換樹脂是由單體苯乙烯和交聯劑對二乙烯基苯聚合后再經磺化或取代生成的。由于磺酸基被取代后，溶液顯酸性，所以自來水與該離子交換樹脂交換作用后顯酸性。

（6）暫時硬水的硬度是由HCO₃^－ 引起的，通過加熱煮沸即可除去。