Question

15．海水中主要离子的含量如下：

成分	含量/（mg/L）	成分	含量/（mg/L）
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-	142
SO42-	2560	Mg2+	1272

（1）常温下，海水的pH在7.5～8.6之间，其原因是（用离子方程式表示）HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-．
（2）电渗析法淡化海水示意图如图所示，其中阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过．阴极上产生氢气，阴极附近还产生少量白色沉淀，其成分有Mg（OH）₂和CaCO₃，生成CaCO₃的离子方程式是Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O．
（3）用海水可同时生产氯化钠和金属镁或镁的化合物，其流程如下图所示：

①在实验室中由粗盐“重结晶”制精盐的操作包括溶解、过滤、蒸发…洗涤等步骤；有关其中“蒸发”步骤的叙述正确的是bd．
a．蒸发的目的是得到热饱和溶液
b．蒸发的目的是析出晶体
c．应用余热蒸干溶液
d．应蒸发至有较多晶体析出时为止
②由MgCl₂溶液得到MgCl₂•6H₂O晶体时，也需要蒸发，蒸发的目的是得到热饱和溶液，判断溶液已饱和的现象是溶液表面形成晶膜．
（4）25℃时，饱和Mg（OH）₂溶液的浓度为5×10^-4 mol/L．
①饱和Mg（OH）₂溶液中滴加酚酞，现象是溶液变红．
②某学习小组测海水中Mg²⁺含量（mg/L）的方法是：取一定体积的海水，加入足量盐酸，再加入足量NaOH，将Mg²⁺转为Mg（OH）₂．25℃，该方法测得的Mg²⁺含量与表中1272mg/L的“真值”比，相对误差约为-5.6%[保留2位小数，海水中饱和Mg（OH）₂溶液的密度都以l g/cm³计]．

Answer 1

分析 （1）碳酸氢根发生水解呈碱性；
（2）氢离子在阴极上产生氢气，此时阴极中集聚了大量氢氧根离子，并与镁离子生成Mg（OH）₂白色沉淀，同时又和碳酸氢根生成碳酸根离子，碳酸根又和钙离子结合生成CaCO₃；
（3）①氯化钠的溶解度随温度变化不大，故蒸发的目的不是得到热饱和溶液，而是把水蒸出使晶体析出，最后应蒸发至有较多晶体析出时为止；
②由MgCl₂溶液得到MgCl₂•6H₂O晶体时，也需要蒸发，蒸发的目的是得到热饱和溶液；
（4）①饱和Mg（OH）₂溶液呈碱性；
②取一定体积的海水，加入足量盐酸除掉碳酸氢根，再加入足量NaOH，将Mg²⁺转为Mg（OH）₂．由25℃时，饱和Mg（OH）₂溶液的浓度为5×10^-4 mol/L．求得1L溶液中镁离子的质量为5×10^-4mol/L×24g/mol=1200mg/L．25℃，该方法测得的Mg²⁺含量与表中1272mg/L的“真值”比，相对误差约为$\frac{1200-1272}{1272}×100%$=-5.6%．

解答 解：（1）常温下，海水的pH在7.5～8.6之间，其原因是存在碳酸氢根发生水解呈碱性，离子方程式为HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，故答案为：HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（2）氢离子在阴极上产生氢气，此时阴极中集聚了大量氢氧根离子，并与镁离子生成Mg（OH）₂白色沉淀，同时又和碳酸氢根生成碳酸根离子，碳酸根又和钙离子结合生成CaCO₃，生成CaCO₃的离子方程式是Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O，
故答案为：Mg（OH）₂；Ca²⁺+OH^-+HCO₃^-=CaCO₃↓+H₂O；
（3）①氯化钠的溶解度随温度变化不大，故蒸发的目的不是得到热饱和溶液，而是把水蒸出使晶体析出，最后应蒸发至有较多晶体析出时为止，选择bd，
故答案为：bd；
②由MgCl₂溶液得到MgCl₂•6H₂O晶体时，也需要蒸发，蒸发的目的是得到热饱和溶液，判断溶液已饱和的现象是溶液表面形成晶膜，
故答案为：溶液表面形成晶膜；
（4）①饱和Mg（OH）₂溶液中滴加酚酞，由于溶液呈碱性，现象是溶液变红，故答案为：溶液变红；
 ②取一定体积的海水，加入足量盐酸除掉碳酸氢根，再加入足量NaOH，将Mg²⁺转为Mg（OH）₂．由25℃时，饱和Mg（OH）₂溶液的浓度为5×10^-4 mol/L．求得1L溶液中镁离子的质量为5×10^-4mol/L×24g/mol=1200mg/L．25℃，该方法测得的Mg²⁺含量与表中1272mg/L的“真值”比，相对误差约为$\frac{1200-1272}{1272}×100%$=-5.6%
故答案为：盐酸；-5.6．

点评 本题考查了海水淡化的电渗析原理的分析判断，为高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，海水中溴的提取过程，溶液中得到固体的条件应用，反应过程中的氧化剂计算，注意氯气两次氧化消耗，题目难度中等．