Question

海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-、HCO₃^-等离子．合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证．
Ⅰ．海水综合利用可以制备金属镁，其流程如图1所示：

（1）步骤①电解时，阴极产物是

 

（填化学式）．
（2）流程中进行②③两个步骤的目的是

 

．
（3）步骤④中的一定条件指的是

 

．
Ⅱ．火力发电燃煤排放的SO₂会造成一系列环境和生态问题．利用海水脱硫是一种有效的方法，其工艺流程如图2所示：

（4）天然海水的pH≈8，呈弱碱性．用离子方程式解释原因

 

．
（5）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O₂进行氧化处理，其反应的离子方程式是

 

．
（6）氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，该操作的主要目的是

 

．
（7）某研究小组为测定某烟气（主要成分：SO₂、CO₂、N₂、O₂）中SO₂的体积分数，将烟气缓缓通过如图3所示的装置．若烟气的流速为55mL/min，2分钟后，测得量筒内液体的体积为15mL，则烟气中SO₂的体积分数为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,海水资源及其综合利用,二氧化硫的污染及治理

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：Ⅰ．（1）根据电解氯化钠溶液的两极反应判断；
（2）海水中镁离子浓度很小，通过化学方法富集；
（3）氯化镁易水解，加热其晶体时要在HCl气流中；
Ⅱ．（4）根据海水中的离子是否水解进行解答；
（5）根据使用空气中的氧气将H₂SO₃氧化来分析；
（6）利用酸碱反应分析混合的目的；
（7）混合气体通过酸性高锰酸钾二氧化硫被吸收，剩余的气体通过饱和的碳酸氢钠溶液不溶解，最后通过排水法测其体积，由总体积和剩余气体的体积求出二氧化硫的体积，再求出其质量分数．

解答： 解：Ⅰ．（1）步骤①电解氯化钠溶液时，阴极上阳离子得电子即氢离子得电子生成氢气，同时溶液中生成氢氧化钠；
故答案为：H₂、NaOH；
（2）海水中镁离子浓度很小，通过化学方法富集，所以流程中进行②③两个步骤的目的是提高Mg²⁺的浓度，起到富集作用；
故答案为：提高Mg²⁺的浓度，起到富集作用；
（3）氯化镁易水解，水解生成氢氧化镁和氯化氢，所以加热其晶体时要在HCl气流中防止水解反应的发生，
故答案为：要在HCl气流中；
Ⅱ．（4）海水中主要含有Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、Br^-、CO₃^2-、HCO^-₃等离子，在这些离子中能发生水解的是CO₃^2-、HCO^-₃离子，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-它们水解呈碱性，所以天然海水的pH≈8，呈弱碱性，
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-；
（5）天然海水吸收了含硫烟气后，要用O₂进行氧化处理，氧气将H₂SO₃氧化为硫酸，该反应为2H₂SO₃+O₂=2H₂SO₄，其离子方程式为：2H₂SO₃+O₂=4H⁺+2SO₄^2-；
故答案为：2H₂SO₃+O₂=4H⁺+2SO₄^2-；
（5）氧化后的“海水”需要用大量的天然海水与之混合后才能排放，是因中和稀释经氧气氧化后海水中生成的酸（H⁺），
故答案为：中和、稀释经氧气氧化后海水中生成的酸；
（7）混合气体通过酸性高锰酸钾二氧化硫被吸收，剩余的气体通过饱和的碳酸氢钠溶液不溶解，最后通过排水法测其体积，
烟气的流速为55mL/min，2分钟后，烟气的总体积为55mL/min×2=110ml，反应后最终剩余15ml，所以二氧化硫的体积为110ml-15ml=95ml，
则烟气中SO₂的体积分数为

95ml

110mol

×100%=86.4%；
故答案为：86.4%．

点评：本题考查了电解原理的应用、海水中资源的综合应用、盐的水解、二氧化硫的含量的测定等，题目综合性较强，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等．