Question

2．海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐、镁和溴的过程如下：

（1）请列举两种海水淡化的方法：蒸馏法；、电渗析法或离子交换法．
（2）工业上电解精制后的食盐水可以制得烧碱、氢气和氯气，写出反应的化学方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$等杂质离子，为获得不含杂质的NaCl固体，在进行除杂操作时，除杂剂加入的先后顺序依次为NaOH溶液、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、盐酸．
（4）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，其目的是富集溴元素．
（5）步骤Ⅱ用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，有关反应的离子方程式为Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；，由此反应可知，除环境保护外，在实际工业生产中还应解决的主要问题是强酸对设备的严重腐蚀．
（6）为什么在工业中用电解熔融MgCl₂而不用电解熔融MgO的方法冶炼镁因为MgO的熔点高、需消耗大量能源．

Answer 1

分析 海水淡化得到氯化钠，电解饱和食盐水得到氯气，通入母液中氧化溴离子为溴单质，得到低浓度Br₂的溶液，用二氧化硫水溶液吸收后富集，得到高浓度Br₂的溶液，通入氯气氧化得到溴单质，蒸馏得到工业溴，海水中加入氧化钙反应生成氢氧化钙，氢氧化钙沉淀镁离子为氢氧化镁沉淀，过滤得到沉淀中加入盐酸溶解得到氯化镁溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体，在氯化氢气流中加热失去结晶水得到固体氯化镁，电解熔融氯化镁得到金属镁，
（1）目前淡化海水的方法有：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，其中最常用的是蒸馏法；
（2）电解饱和食盐水可以制得烧碱、氢气和氯气；
（3）碳酸钠可以将钙离子以及过量的钡离子沉淀下来；除镁离子用氢氧化钠，除钙离子用碳酸钠，除硫酸根离子用氯化钡，所加试剂要过量，为了将多余的杂质除掉，碳酸钠必须放在氯化钡的后面；
（4）海水淡化得到的母液和电解氯化钠溶液生成的氯气反应，得到的溴单质浓度低，溴单质在水中有一定的溶解性且和水反应，提取时消耗过的能源和原料，降低了经济效益；
（5）根据反应Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-有强酸HBr和H₂SO₄生成，易腐蚀设备；
（6）MgO的熔点为2852℃、熔点高，电解时耗能高；

解答 解：（1）淡化海水的方法有：蒸馏法、电渗析法、离子交换法等，
故答案为：蒸馏法、电渗析法或离子交换法等；
（2）电解饱和食盐水可以制得烧碱、氢气和氯气，反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后，是为除去过量的钡离子，而Mg²⁺、SO₄^2-除杂不分先后，碳酸钠可以将钙离子以及过量的钡离子沉淀下来；除镁离子用氢氧化钠，除钙离子用碳酸钠，除硫酸根离子用氯化钡，所加试剂要过量，为了将多余的杂质除掉，碳酸钠必须放在氯化钡的后面，最后过滤沉淀后的滤液中加入盐酸除去过量碳酸钠，则试剂加入顺序为NaOH溶液；BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；盐酸 （或 BaCl₂溶液；NaOH溶液；Na₂CO₃溶液；盐酸 或 BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；NaOH溶液；盐酸），
故答案为：NaOH溶液；BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；盐酸 （或 BaCl₂溶液；NaOH溶液；Na₂CO₃溶液；盐酸 或 BaCl₂溶液；Na₂CO₃溶液；NaOH溶液；盐酸）；
（4）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，目的是低浓度的Br₂溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素，
故答案为：富集溴元素；
（5）二氧化硫吸收溴单质发生反应：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，工业生产中应解决的主要问题是反应生成了两种强酸，易腐蚀设备，
故答案为：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；强酸对设备的严重腐蚀；
（6）MgO的熔点为2852℃、熔点高，电解时耗能高，所以工业上电解熔融MgCl₂冶炼金属镁，
故答案为：因为MgO的熔点高、需消耗大量能源．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，涉及到海水提溴工艺，烧碱工业流程，注意物质制备过程的分析，难度中等．