Question

13．海水的综合利用包括很多方面，下图是从海水中通过一系列工艺流程提取产品的流程图．

海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、Br^-、SO₄^2-、HCO₃^-等离子．
已知：MgCl₂•6H₂O受热生成Mg（OH）Cl和HCl气体等．回答下列问题：
（1）海水pH约为8的原因主要是天然海水含上述离子中的HCO₃^-．
（2）除去粗盐溶液中的杂质（Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺），加入药品的顺序可以为①②④③或（②①④③、②④①③），．
①NaOH溶液       ②BaCl₂溶液        ③过滤后加盐酸       ④Na₂CO₃溶液
（3）过程②中由MgCl₂•6H₂O制得无水MgCl₂，应如何操作在氯化氢气流中加热至恒重．
（4）从能量角度来看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将电能转化为化学能的过程．采用石墨阳极，不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式为MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，写出有关反应的化学方程式Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑．
（5）从第③步到第④步的目的是为了浓缩富集溴．采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用SO₂吸收．主要反应的化学方程式为Br₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr．

Answer 1

分析 （1）海水中的弱酸根离子水解显碱性；
（2）根据镁离子用氢氧根离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，钙离子用碳酸根离子沉淀，过滤要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以将过量的钡离子沉淀，最后再用盐酸处理溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子，进行分析解答；
（3）氯化镁易水解，为了防止水解，MgCl₂•6H₂O要在一定条件下加热脱水制得无水MgCl₂；
（4）电解饱和食盐水是电能转化为化学能，惰性电极电极熔融氯化镁生成氯气和金属镁，镁和水反应生成氢氧化镁和氢气；
（5）溴离子被氧化为溴单质后，被二氧化硫吸收生成溴离子，加入氧化剂氧化溴离子为溴单质，富集溴元素；采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用SO₂吸收利用二氧化硫还原性和溴单质反应生成硫酸和HBr．

解答 解：（1）海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、HCO^-₃等离子，在这些离子中能发生水解的是HCO^-₃离子，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，水解呈碱性，所以天然海水的pH≈8，呈弱碱性，
故答案为：HCO^-₃；
（2）镁离子用氢氧根离子沉淀，加入过量的氢氧化钠可溶液以将镁离子沉淀；硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡溶液可以将硫酸根离子沉淀；至于先除镁离子，还是先除硫酸根离子都可以；钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入过量的碳酸钠溶液转化为沉淀，但是加入碳酸钠溶液要放在加入的氯化钡溶液之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡；完全反应后，再进行过滤，最后再加入适量盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，故正确的顺序为：①②④③或（②①④③、②④①③），
故答案为：①②④③或（②①④③、②④①③）； 
（3）镁离子水解，应抑制其水解得到无水盐，所以利用MgCl₂•6H₂O制得无水氯化镁，应采取的措施是在HCl气流中脱水，抑制氯化镁水解，
故答案为：在氯化氢气流中加热至恒重；
（4）电解原理分析，电解饱和食盐水是电能转化为化学能，采用石墨阳极，不锈钢阴极电解熔融的氯化镁，发生反应的化学方程式MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，电解时，若有少量水存在会造成产品镁的消耗，发生反应为镁和水反应生成氢氧化镁和氢气，反应的化学方程式为：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑，
故答案为：电能；化学能；MgCl₂（熔融）$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑；
（5）溴离子被氧化为溴单质后，被二氧化硫吸收生成溴离子，加入氧化剂氧化溴离子为溴单质，富集溴元素，从第③步到第⑤步的目的是为了浓缩富集溴，采用“空气吹出法”从浓海水中吹出Br₂，并用SO₂吸收，溴单质和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和氢溴酸，发生反应的化学方程式为：Br₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr，
故答案为：为了浓缩富集溴；Br₂+SO₂+2H₂O=H₂SO₄+2HBr．

点评 本题考查了海水资源的综合利用，明确该过程中发生的反应及反应原理是解本题关键，注意除杂剂的滴加顺序、由MgCl₂•6H₂O制备无水MgCl₂的条件，为易错点，题目难度中等．