Question

19．海洋是巨大的宝库，下面是对海洋的开发利用两个工艺流程
（一）如图是工业开发海水的某工艺流程．

（1）电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽，离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是阳离子（Na⁺、H⁺）；电解槽中的阳极材料为钛（或石墨）．
（2）本工艺流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg（OH）₂，能否按 Br₂、Mg（OH）₂、CaSO₄顺序制备？否；原因是如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，产品不纯．
（3）溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，四氯化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境污染严重．
（二） 工业上用活性炭吸附海带提碘后废水中的I^-制取I₂，其流程如图：

（4）向废水中加入NaNO₂并调节pH＜4，写出此反应的离子方程式：2NO₂^-+4H⁺+2I^-=2NO↑+I₂+2H₂O．
（5）写出该过程加入HCl调节pH发生的反应的离子方程式：H⁺+OH^-=H₂O、IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O
（6）工业上虚线框内流程还可用如图操作代替，试评价图中替代流程 …→干燥→高温→I₂的优点：减少化学药品的投入量，使成本大大降低（或生产环节减少、或药品对设备无腐蚀性等）（写出一条即可）．

Answer 1

分析 （一）（1）电解饱和食盐水，阳极发生氧化反应，应用石墨为电解，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，则应用阳离子交换膜；
（2）苦卤中加入硫酸，如先加入石灰水，则可生成硫酸钙和氢氧化镁沉淀；
（3）如用四氯化碳萃取，然后还要进行蒸馏操作，操作复杂，且污染环境；
（二）（4）亚硝酸钠具有氧化性，碘离子具有还原性，酸性条件下，二者发生氧化还原反应生成一氧化氮和碘和水；
（5）加入HCl调节pH发生的反应主要是和碱反应生成水，碘离子和碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成单质碘；
（6）对照工业上虚框内流程和图中操作，从原料、反应的简易、环保等角度进行分析；

解答 解：（一）（1）电解饱和食盐水，电解槽离子膜或隔膜，允许阳离子（或Na⁺）和水分子通过，不允许阴离子通过；阳极生成氯气，用石墨或钛做电极，
故答案为：阳离子（Na⁺、H⁺）；钛（或石墨）；
（2）工艺流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg（OH）₂，不能先生成沉淀Mg（OH）₂，硫酸钙为微溶物，如果先生成沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，使产品不纯，
故答案为：否；如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，产品不纯；
（3）因为溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多，而且四氯化碳与水不互溶，因此可用于萃取，但也有缺点，如四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大；经济效益低、环境污染严重，
故答案为：四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大，经济效益低、环境污染严重；
（二） （4）亚硝酸钠具有氧化性，碘离子具有还原性，酸性条件下，二者发生氧化还原反应生成一氧化氮和碘和水，离子反应方程式为：2NO₂^-+4H⁺+2I^-═2NO↑+I₂+2H₂O，
故答案为：2NO₂^-+4H⁺+2I^-=2NO↑+I₂+2H₂O；
（5）加入HCl调节pH发生的反应主要是和碱反应生成水，碘离子和碘酸根离子在酸性溶液中发生归中反应生成单质碘，反应的离子方程式为：H⁺+OH^-=H₂O、IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O，
故答案为：H⁺+OH^-=H₂O、IO₃^-+5I^-+6H⁺=3I₂+3H₂O；
（6）工业上虚框内流程与图中操作流程比较，需氢氧化钠、盐酸对设备有一定的腐蚀性，化学药品的投入量大，需热能成本高，而图中操作流程仅需高温，减少了化学药品的投入量，使成本大大降低（或生产环节减少；或药品对设备无腐蚀性等），
故答案为：减少了化学药品的投入量，使成本大大降低（或生产环节减少；或药品对设备无腐蚀性等）．

点评 本题考查较为综合，涉及海水的综合利用以及溶液的配制等知识，为高频考点，侧重于元素化合物知识的综合理解和运用的考查以及学生的分析能力、实验能力、计算能力的考查，注意把握海水的提取、冶炼原理，把握相关基础知识的积累和学习，难度中等．