Question

19．化学与人类的进步密切相关，为人类的生产、生活提供了物质保证．如海洋中含有丰富的资源，是人类的巨大宝库，如把海水淡化和化工生产结合起来，既可解决淡水资源缺乏的问题，又可充分利用海洋资源．
?．目前，国际上使用的“海水淡化”技术主要有蒸馏法、膜分离方法、电渗析法等．
（1）蒸馏法所需玻璃仪器有酒精灯、锥形瓶、尾接管和蒸馏烧瓶、冷凝管．
（2）电渗析法原理如图1所示：
①淡水从a口（填“a”或“b”）流出；为了防止海水中的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺堵塞交换膜，需加入药品对之净化除去，则药品加入顺序次依是NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、

②电渗析法制取淡水的过程中产生的电解产物，用来处理二氧化硫的废气并回收二氧化硫及氯化钠，其循环的流程如图2．请写出反应?、?有关的化学反应方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑、2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O．
Ⅱ．海水中蕴含着丰富的化学资源如镁、钾、铀．
（3）从海水中提取镁的部分步骤如下：
m．将蒸发结晶得到的MgCl₂•6H₂O在一定条件下加热，得到无水MgCl₂；
n．电解熔融的氯化镁制金属镁．
?步骤m中的“一定条件”指的是HCl气流中，目的是抑制MgCl₂水解；?步骤n不用熔融氧化镁制金属镁的原因是MgO熔点高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本．
（4）铀是核反应最重要的燃料之一，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U⁴⁺，而不吸附其他元素．其反应原理为4HR+U⁴⁺═UR₄+4H⁺（树脂用HR代替），发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，其反应原理为UR₄+4H⁺═4HR+U⁴⁺．

Answer 1

分析 （1）根据蒸馏操作装置写出使用的玻璃仪器名称；
（2）①在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，离子浓度大的为浓水，离子浓度小的为淡水；海水中的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺，用氢氧化钠除去镁离子，加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除过量的钡离子；
②根据图知，用氯化钠溶液电解得到NaOH、氯气、氢气，氢氧化钠和二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水，亚硫酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠，能循环利用的物质是氯化钠，所以A为氢氧化钠，BC为氢气和氯气，两者反应生成D为氯化氢，C为亚硫酸钠，据此分析解答；
（3）氯化镁水解显酸性，氯化氢气流中加热防止水解；MgO熔点很高，能耗太大，不经济；
（4）依据题干信息分析，结合离子交换原理回答．

解答 解：（1）需要使用的玻璃仪器为：酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、尾接管、锥形瓶，还缺少蒸馏烧瓶、冷凝管，
故答案为：蒸馏烧瓶、冷凝管；
（2）①分析装置图，阴极室电极和电源负极相连，a为电源负极；在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，a室离子浓度变小，b室离子浓度变大，离子浓度大的为浓水，所以淡水从a处流出，海水中的SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺，用氢氧化钠除去镁离子，加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除过量的钡离子，所以药品加入顺序次依是NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃，
故答案为：?a；BaCl₂、Na₂CO₃；
②用氯化钠溶液电解得到NaOH、氯气、氢气，反应为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，所以A为氢氧化钠，氢氧化钠和二氧化硫反应2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，BC为氢气和氯气，两者反应生成D为氯化氢，氯化氢和亚硫酸钠反应生成二氧化硫，同时回收氯化钠，
故答案为：?2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O；
（3）氯化镁水解显酸性，其水解的离子方程式为Mg²⁺+2H₂O?Mg（OH）₂+2H⁺，氯化氢气流中中或加入浓盐酸加热，可抑制Mg²⁺水解，因为MgO熔点很高，能耗太大，增加生产成本，不经济，所以利用氯化镁冶炼金属镁而不利用氧化镁，
故答案为：?HCl气流中； 抑制MgCl₂水解；?MgO熔点高，熔融时因耗费大量的能量而增加生产成本；
（4）螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U⁴⁺，即4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺，发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液，即UR₄+4H⁺=4HR+U⁴，
故答案为：4HR+U⁴⁺=UR₄+4H⁺；UR₄+4H⁺=4HR+U⁴．

点评 本题考查了海水淡化原理，明确图片内涵是解本题关键，注意电解、盐类水解原理、实验基本操作的灵活应用，题目难度中等．