Question

1．海水是巨大的资源宝库，利用海水提取一些重要的化工产品的工艺流程如图所示，回答下列问题：

（1）请列举海水变为淡水的三种方法蒸馏法；离子交换法、电渗析法．
（2）海水晒盐得到的粗盐中含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质，精制过程中除去三种离子加入试剂的顺序为NaOH、BaCl₂ 、Na₂CO₃（试剂为：Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂），其中除去Mg²⁺所发生反应的离子方程式为Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，之后过滤（填操作名称），再加入适量盐酸，将所得溶液蒸发结晶，得到精盐．
（3）由NaCl制取A通入的两种气体的先后顺序为NH₃、CO₂（填化学式），写出反应的化学方程式CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（4）在蒸馏过程中，溴出口温度要控制在80～90℃，温度过高或锅底均不利于生产，理由是温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低．
（5）若用二甲醚（CH₃OCH₃）碱性燃料电池电解饱和NaCl溶液，电池的负极反应式为CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；理论上，当电解槽中每小时通过1A的直流电可以产生1.492g的烧碱，某工程用290个电解槽串联生产8小时，制得30%的烧碱溶液113m³（密度为1.342t•m^-3）．电解槽的电流前度为1.45×10⁴A，该电解槽的电解效率为90.6%（电解效率=$\frac{通过电解槽的电流强度}{电解槽的电流强度}$×100%，保留3位有效数字）

Answer 1

分析 （1）淡化海水，应降低水中的离子浓度，可用蒸馏法、离子交换法、电渗析法等；
（2）粗盐中含少量Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和泥沙等杂质，粗盐精制的过程中涉及常规操作步骤有：
①加水溶解；②依次加入过量的BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃溶液；③过滤除去沉淀；④加入适量的稀盐酸除去过量的氢氧化钠和碳酸钠；⑤蒸发浓缩、冷却结晶得到精盐；
（3）生成A的方法是侯氏制碱法，在制取A的过程中需向饱和NaCl溶液中先通入NH₃，后通入气体的化学式为CO₂，因为NH₃极易溶于水，而CO₂能溶于水，先通入氨气可吸收更多的CO₂，才能生成NaHCO₃；
（4）在溴水中，溴的沸点是58.5°C，水的是100°C，温度80℃-90℃时，水不沸腾而溴蒸气挥发；
（5）原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，酸性条件下生成二氧化碳，据此解答即可；依据转移电子数计算生成NaOH的质量，根据理论耗电量和实际耗电量计算得到．

解答 解：（1）常见淡化海水的方法有蒸馏法、离子交换法、电渗析法等，故答案为：蒸馏法；离子交换法、电渗析法；
（2）先除镁离子，还是先除硫酸根离子都行，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入的碳酸钠要放在加入的氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都沉淀了，再进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，则加入试剂顺序为NaOH，BaCl₂，Na₂CO₃，HCl，加试剂Na₂CO₃后，杂质离子转化为沉淀，则应先进行一个实验操作为过滤，其中除去Mg²⁺所发生反应的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案为：NaOH，BaCl₂，Na₂CO₃；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；过滤；
（3）生成A的方法是侯氏制碱法．因为NH₃极易溶于水，而CO₂能溶于水，先通入氨气可吸收更多的CO₂，这样才能生成NaHCO₃，所以在制取NaHCO₃的过程中需向饱和NaCl溶液中先通入NH₃，后通入CO₂，反应的化学方程式为：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl，
故答案为：NH₃、CO₂；CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）在溴水中，溴的沸点是58.5°C，水的是100°C，温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低，
故答案为：温度过高，大量水蒸气随之排出，溴气中水分增加；温度过低，溴不能完全蒸出，产率低；
（5）原电池负极发生氧化反应，二甲醚在负极放电，酸性条件下生成二氧化碳，电极反应式为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，烧碱溶液总含氢氧化钠的实际质量为：1.342×10⁶×113×30%=45.49×10⁶kg；理论上生成氢氧化钠的质量为：1.492×1.45×10⁴×290×8=50.19×10⁶kg；
该电解槽的电解效率η（NaOH）=$\frac{45.49×1{0}^{6}kg}{50.19×1{0}^{6}kg}$×100%=90.6%；
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺；90.6%．

点评 本题考查了海水的综合利用，包括海水提镁、提溴、淡化等；化学方程式、离子方程式的书写等知识，综合性较强．