题目内容
海洋是一个丰富的资源宝库,通过海水的综合利用可获得许多物质供人类使用。
(1) 海水中盐的开发利用:
Ⅰ.海水制盐目前以盐田法为主,建盐田必须选在远离江河入海口,多风少雨,潮汐落差大且又平坦空旷的海滩。所建盐田分为贮水池、蒸发池和_______池。
II.目前工业上采用比较先进的离子交换膜电解槽法进行氯碱工业生产,在电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,请说明氯碱生产中阳离子交换膜的作用____________________________________________。(写一点即可)
(2)电渗析法是近年来发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。请回答后面的问题:![]()
Ⅰ.海水不能直接通入到该装置中,理由是_____________________________________________。
Ⅱ. B口排出的是________(填“淡水”或“浓水”)。
(3)用苦卤(含Na+、K+、Mg2+、Cl-、Br-等离子)可提取溴,其生产流程如下:![]()
Ⅰ.若吸收塔中的溶液含BrO3-,则吸收塔中反应的离子方程式为_____________
_________________________________________。
Ⅱ.通过①氯化已获得含Br2的溶液,为何还需经过吹出、吸收、酸化来重新获得含Br2的溶液?_____________________________________________________________________。
Ⅲ.向蒸馏塔中通入水蒸气加热,控制温度在900C左右进行蒸馏的原因是___________________________________________________________________________。
(1) Ⅰ 结晶 Ⅱ 阻止H2与Cl2发生反应甚至发生爆炸或阻止Cl2与生成的NaOH溶液反应而使烧碱产品不纯等 (其他合理答案也计分)
(2)Ⅰ 海水中含较多Mg2+ 和Ca2+等阳离子,电解时会产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜 (合理答案均计分) (3分) Ⅱ 淡水
(3)Ⅰ3CO32-+ 3Br2 = 5Br-+BrO3-+3CO2↑
Ⅱ富集溴,提高Br2的浓度 (合理答案均计分)
Ⅲ温度过低难以将Br2蒸发出来,但温度过高又会将大量的水蒸馏出来(合理答案均计分)
解析试题分析:(1)Ⅰ 盐从贮水池中经过蒸发池,得到浓度较大的卤水,再将卤水转移到结晶池中结晶,最终得粗盐;Ⅱ阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,从而,在阳极产生的氯气与在阴极产生的氢气就不会因接触反应而发生爆炸,同时阴极上产生的氢氧化钠也不会与氯气反应,纯度较高;
(2)Ⅰ 海水中富含Ca2+、Mg2+离子,若将海水直接通入到该装置中,则海水中的Ca2+、Mg2+离子易与氢氧根离子结合产生Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀从而堵塞阳离子交换膜 Ⅱ 图中②处在直流电场的作用下,溶液中的离子就作定向迁移。阳膜只允许阳离子通过而把阴离子截留下来;阴膜只允许阴离子通过而把阳离子截留下来。结果使这些小室的一部分变成含离子很少的淡水室,出水称为淡水。而与淡水室相邻的小室则变成聚集大量离子的浓水室,出水称为浓水。所以B处出水为淡水;
(3)Ⅰ纯碱是碳酸钠,与溴反应有BrO3-生成,反应的离子方程式为3CO32-+ 3Br2 = 5Br-+BrO3-+3CO2↑
Ⅱ从①出来的溶液中溴的含量不高,如果直接蒸馏,产品成本高,所以需要进一步浓缩溴,提高溴的浓度;
Ⅲ 温度过高水蒸气蒸出,溴中含有水分;温度过低溴不能完全蒸出,产率低。
考点:考查海水的综合利用、海水晒盐、电渗析法淡化海水、从海水中提溴的原理
(14分)铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr2O3,还含有MgO、Al2O3、Fe2O3等杂质,以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾(K2Cr2O7)的流程图:![]()
已知:①4FeO?Cr2O3+8Na2CO3+7O2
8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑;
②Na2CO3+Al2O3
2NaAlO2+CO2↑;
③Cr2CO72-+H2O
2CrO42-+2H+
根据题意回答下列问题:
(1)固体X中主要含有 (填写化学式);要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4.5,应该使用 ______________ (填写仪器或试剂名称)。
(2)酸化步骤用醋酸调节溶液pH<5,其目的是 _______________________ 。
(3)操作Ⅲ有多步组成,获得K2Cr2O7晶体的操作依次是:加入KCl固体、蒸发浓缩、 、过滤、 、干燥。
(4)下表是相关物质的溶解度数据,操作III发生反应的化学方程式是:Na2Cr2O7 + 2KCl=K2Cr2O7 ↓+ 2NaCl,该反应在溶液中能发生的理由是_____________________________。
| 物质 | KCl | NaCl | K2Cr2O7 | Na2Cr2O7 | |
| 溶解度(g/100g水) | 0℃ | 28 | 35.7 | 4.7 | 163 |
| 40℃ | 40.1 | 36.4 | 26.3 | 215 | |
| 80℃ | 51.3 | 38 | 73 | 376 | |
(5)副产品Y主要含氢氧化铝,还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质,精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取n g样品,加入过量 ____ (填写试剂)、溶解、过滤、再 (填写试剂)、……灼烧、冷却、称量,得干燥固体m g。计算祥品中氢氧化铝的质量分数为 (用含m、n的代数式表示)。
稀土元素是周期表中Ⅲ B族钪、钇和镧系元素的总称,它们都是很活泼的金属,性质极为相似,常见化合价为+3。其中钇(Y)元素是激光和超导的重要材料。我国蕴藏着丰富的钇矿石( Y2FeBe2Si2O10),以此矿石为原料生产氧化钇(Y2O3)的主要流程如下:![]()
已知:I.有关金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如下表:
| | 开始沉淀时的pH | 完全沉淀时的pH |
| Fe3+ | 2.7 | 3.7 |
| Y3+ | 6.0 | 8.2 |
Ⅱ.在周期表中,铍、铝元素处于第二周期和第三周期的对角线位置,化学性质相似。
(1)钇矿石(Y2 FeBe2Si2O10)的组成用氧化物的形式可表示为 。
(2)欲从Na2 SiO3和Na2BeO2的混合溶液中制得Be(OH)2沉淀。则
①最好选用盐酸和下列选项中的 试剂(填字母代号),
a.NaOH溶液 b.氨水 c.CO2气 d.HNO3
再通过 操作方可实现(填实验操作名称)。
②写出Na2BeO2与足量盐酸发生反应的离子方程式: ;
(3)为使Fe3+沉淀完全,须用氨水调节pH =a,则a应控制在
的范围内;继续加氨水调节pH =b发生反应的离子方程式为 ,溶液中Fe3+完全沉淀的判定标准是 。
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)______________________________。
(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________和CaCO3,生成CaCO3的离子方程式是_______________。
(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_____。
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_________________________。
(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___________________________。
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_________,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______%[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]。
以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等。实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红(Fe2O3),过程如下:![]()
(1)硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是 , 写出酸溶过程Fe2O3与稀硫酸反应的离子反应方程式: ;
(2)生产过程中,为了确保铁红的纯度,氧化过程需要调节溶液的pH的范围是_________;(部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表)
| 沉淀物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
| 开始沉淀 | 2.7 | 3.8 | 7.5 | 9.4 |
| 完全沉淀 | 3.2 | 5.2 | 9.7 | 12.4 |
(3)滤渣A的主要成分为 ,滤液B可以回收的物质有______________________;
(4)简述洗涤过程的实验操作 ;
(5)已知硫酸渣质量为w kg,假设铁红制备过程中,铁元素损耗25%,最终得到铁红的质量为m kg,则原来硫酸渣中铁元素质量分数为 (用最简分数表达式表示)。
(已知相对原子质量:O 16 S 32 Fe 56 )