Question

19．化學與人類的進步密切相關(guān)，為人類的生產(chǎn)、生活提供了物質(zhì)保證．如海洋中含有豐富的資源，是人類的巨大寶庫，如把海水淡化和化工生產(chǎn)結(jié)合起來，既可解決淡水資源缺乏的問題，又可充分利用海洋資源．
?．目前，國際上使用的“海水淡化”技術(shù)主要有蒸餾法、膜分離方法、電滲析法等．
（1）蒸餾法所需玻璃儀器有酒精燈、錐形瓶、尾接管和蒸餾燒瓶、冷凝管．
（2）電滲析法原理如圖1所示：
①淡水從a口（填“a”或“b”）流出；為了防止海水中的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺堵塞交換膜，需加入藥品對之凈化除去，則藥品加入順序次依是NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、

②電滲析法制取淡水的過程中產(chǎn)生的電解產(chǎn)物，用來處理二氧化硫的廢氣并回收二氧化硫及氯化鈉，其循環(huán)的流程如圖2．請寫出反應?、?有關(guān)的化學反應方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑、2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O．
Ⅱ．海水中蘊含著豐富的化學資源如鎂、鉀、鈾．
（3）從海水中提取鎂的部分步驟如下：
m．將蒸發(fā)結(jié)晶得到的MgCl₂•6H₂O在一定條件下加熱，得到無水MgCl₂；
n．電解熔融的氯化鎂制金屬鎂．
?步驟m中的“一定條件”指的是HCl氣流中，目的是抑制MgCl₂水解；?步驟n不用熔融氧化鎂制金屬鎂的原因是MgO熔點高，熔融時因耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本．
（4）鈾是核反應最重要的燃料之一，已經(jīng)研制成功一種螯合型離子交換樹脂，它專門吸附海水中的U⁴⁺，而不吸附其他元素．其反應原理為4HR+U⁴⁺═UR₄+4H⁺（樹脂用HR代替），發(fā)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UR₄+4H⁺═4HR+U⁴⁺．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蒸餾操作裝置寫出使用的玻璃儀器名稱；
（2）①在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，離子濃度大的為濃水，離子濃度小的為淡水；海水中的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺，用氫氧化鈉除去鎂離子，加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子；
②根據(jù)圖知，用氯化鈉溶液電解得到NaOH、氯氣、氫氣，氫氧化鈉和二氧化硫反應生成亞硫酸鈉和水，亞硫酸鈉和稀鹽酸反應生成氯化鈉，能循環(huán)利用的物質(zhì)是氯化鈉，所以A為氫氧化鈉，BC為氫氣和氯氣，兩者反應生成D為氯化氫，C為亞硫酸鈉，據(jù)此分析解答；
（3）氯化鎂水解顯酸性，氯化氫氣流中加熱防止水解；MgO熔點很高，能耗太大，不經(jīng)濟；
（4）依據(jù)題干信息分析，結(jié)合離子交換原理回答．

解答 解：（1）需要使用的玻璃儀器為：酒精燈、蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、尾接管、錐形瓶，還缺少蒸餾燒瓶、冷凝管，
故答案為：蒸餾燒瓶、冷凝管；
（2）①分析裝置圖，陰極室電極和電源負極相連，a為電源負極；在電滲析法淡化海水示意圖中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，a室離子濃度變小，b室離子濃度變大，離子濃度大的為濃水，所以淡水從a處流出，海水中的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺，用氫氧化鈉除去鎂離子，加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子，所以藥品加入順序次依是NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃，
故答案為：?a；BaCl₂、Na₂CO₃；
②用氯化鈉溶液電解得到NaOH、氯氣、氫氣，反應為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，所以A為氫氧化鈉，氫氧化鈉和二氧化硫反應2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，BC為氫氣和氯氣，兩者反應生成D為氯化氫，氯化氫和亞硫酸鈉反應生成二氧化硫，同時回收氯化鈉，
故答案為：?2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O；
（3）氯化鎂水解顯酸性，其水解的離子方程式為Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，氯化氫氣流中中或加入濃鹽酸加熱，可抑制Mg²⁺水解，因為MgO熔點很高，能耗太大，增加生產(chǎn)成本，不經(jīng)濟，所以利用氯化鎂冶煉金屬鎂而不利用氧化鎂，
故答案為：?HCl氣流中； 抑制MgCl₂水解；?MgO熔點高，熔融時因耗費大量的能量而增加生產(chǎn)成本；
（4）螫合型離子交換樹脂，它專門吸附海水中的U⁴⁺，即4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺，發(fā)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，即UR₄+4H⁺=4HR+U⁴，
故答案為：4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺；UR₄+4H⁺=4HR+U⁴．

點評 本題考查了海水淡化原理，明確圖片內(nèi)涵是解本題關(guān)鍵，注意電解、鹽類水解原理、實驗基本操作的靈活應用，題目難度中等．