Question

17．浩瀚的海洋是一个巨大的资源宝库，蕴藏着丰饶的矿产，是宝贵的化学资源，下图是海水加工的示意图，根据如图回答问题．

（1）海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有蒸馏法、电渗析法（写出两种）．
（2）如图是从浓缩海水中提取溴的流程图．写出下图中①②的化学式：①SO₂，②Cl₂，吸收塔中发生的化学反应方程式为SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl．

（3）制备金属镁是通过电解熔融的MgC1₂，而不用MgO，其原因是MgO的熔点为2800℃、熔点高，电解时耗能高．
（4）食盐也是一种重要的化工原料，氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H₂和C1₂．海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质，必须加入一些化学试剂，使杂质沉淀，处理后的盐水还需进入阳离子交换塔，其原因是用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜．电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜的作用是防止H₂与C1₂混合发生爆炸，同时防止C1^-进入阴极室，这样可以获得纯净的NaOH．
（5）多晶硅主要采用SiHCl₃还原工艺生产，其副产物SiCl₄可转化为SiHCl₃而循环使用．一定条件下，在20L恒容密闭容器中的反应：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（g）?4SiHCl₃（g）．达平衡后，H₂与SiHCl₃物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L，若H₂全部来源于氯碱工业，理论上需消耗纯NaCl的质量为0.35  kg．

Answer 1

分析 （1）目前淡化海水的方法有多种，常用方法有蒸馏、电渗析以及离子交换法等，以此解答．
（2）从浓缩海水中提取溴，先进行溴离子的氧化得到溴单质，利用二氧化硫吸收溴单质富集得到溴离子，最后再次用氯气氧化；
（3）MgO的熔点为2852℃、熔点高，电解时耗能高；
（4）食盐水中含有杂质离子Mg²⁺、Ca²⁺，一定条件下生成沉淀损害离子交换膜；根据电解食盐水的产物之间能反应；
（5）利用三段分析法，根据平衡时H₂与SiHCl₃物质的量浓度，求出的起始物质的量，再根据2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，求出理论上消耗纯NaCl的质量．

解答 解：（1）目前淡化海水的方法有多种，海水淡化工厂通常采用的制备淡水的方法有蒸馏法、电渗析法；
故答案为：蒸馏法、电渗析法；
（2）从浓缩海水中提取溴，先进行溴离子的氧化得到 溴单质，利用二氧化硫吸收溴单质的富集得到溴离子，最后再次用氯气氧化，吸收塔中发生的化学反应方程式为：SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
故答案为：SO₂；Cl₂；SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；
（3）MgO的熔点为2852℃、熔点高，电解时耗能高，所以，工业上，电解熔融MgCl₂冶炼金属镁；
故答案为：MgO的熔点为2800℃、熔点高，电解时耗能高；
（4）用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜，所以要用阳离子交换塔除去Mg²⁺、Ca²⁺；电解食盐水的产物有氯气、氢气和氢氧化钠，氯气与氢氧化钠能反应，氢气与氯气也能反应，所以电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行；
故答案为：用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜；防止H₂与C1₂混合发生爆炸，同时防止C1^-进入阴极室，这样可以获得纯净的NaOH；
（5）由3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）?4SiHCl₃（g）
起始量（mol）         n                                            0
变化量（mol）        2x                                         4x
平衡量（mol）       n-2x                                        4x
4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，x=0.1mol，
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol，n=3.0mol，
由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
  2mol                 1mol
 m（NaCl）=350g=0.35kg；
故答案为：0.35．

点评 本题考查了海水提取镁的过程分析，是一道综合性试题，涉及知识点比较多，要求学生有完整的知识结构和分析问题的能力，难度中等．