Question

14．海水是巨大的资源宝库，海水中主要离子的含量如表所示．

成分	含量（mg•L-1）	成分	含量（mg•L-1）
Cl-	18980	Ca2+	400
Na+	10560	HCO3-	142
SO42-	2560	Br-	64
Mg2+	1272

从海水中提取食盐和溴的工艺流程如图：

（1）请列举海水淡化的一种方法蒸留法或电渗透法或离子交换法等．
（2）请写出步骤I反应的离子方程式为Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-．
（3）步骤I中已经获得Br₂，步骤II中又将获得的Br₂还原为Br^-，其目的是富集溴元素．
（4）步骤II用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，该反应的离子方程式为SO₂+Br₂+2H₂O═4H⁺+2Br-+SO₄^2-．
（5）依据上述流程，若将10m³海水中的溴元素转化为工业溴，至少需要标准状况下Cl₂的体积为179.2L（忽略Cl₂的溶解）

Answer 1

分析 海水淡化得到氯化钠，电极氯化钠溶液或熔融状态氯化钠会生成氯气，氯气通入母液中发生反应得到低浓度的溴单质溶液，通入热空气吹出后用二氧化硫水溶液吸收得到韩HBr和的溶液，通入适量氯气氧化得到溴单质，富集溴元素，蒸馏得到工业溴，
（1）根据淡化海水的方法分析，根据目前淡化海水的方法有：蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法等，其中最常用的是蒸馏法；
（2）步骤Ⅰ是氯气氧化溴离子生成溴单质；
（3）海水淡化得到的母液和电解氯化钠溶液生成的氯气反应，得到的溴单质浓度低，溴单质在水中有一定的溶解性且和水反应，提取时消耗过的能源和原料，降低了经济效益；
（4）二氧化硫具有还原性、溴单质具有氧化性，二者发生氧化还原反应，有强酸HBr和H₂SO₄生成；
（5）依据图表中溴元素含量为64mg/L，10m³海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10^-3=640g；物质的量=$\frac{640g}{80g/mol}$=8mol，依据反应计算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯气物质的量为：4mol；提取过程中需要两次通入氯气实现溴离子被氧化．

解答 解：（1）目前淡化海水的方法有多种，如：蒸留法、电渗透法、离子交换法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法；
故答案为：蒸留法或电渗透法或离子交换法等；
（2）步骤Ⅰ是氯气氧化溴离子生成溴单质，反应的离子方程式为：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，
故答案为：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-；
（3）步骤Ⅰ中已获得Br₂，步骤Ⅱ中又将Br₂还原为Br^-，目的是低浓度的Br₂溶液在提取时消耗过多的原料和能源，转化为HBr后易被氧化剂氯气氧化为溴单质，用于富集溴元素，
故答案为：富集溴元素；
（4）步骤II用SO₂水溶液吸收Br₂，吸收率可达95%，二氧化硫吸收溴单质发生反应：Br₂+SO₂+2H₂O═4H⁺+SO₄^2-+2Br^-，
故答案为：SO₂+Br₂+2H₂O═4H++2Br-+SO₄^2-；
（5）若将10m³海水中的溴元素转化为工业溴，依据图表中溴元素含量为64mg/L，10m³海水中含溴元素=10×1000L×64g/L×10^-3=640g；物质的量=$\frac{640g}{80g/mol}$=8mol，依据反应计算得到：2Br^-+Cl₂=Br₂+2Cl^-，消耗氯气物质的量为：4mol，提取过程中需要两次通入氯气实现溴离子被氧化，所以至少需要标准状况下Cl₂的物质的量为8 mol标准状况下体积为 8mol×22.4L/mol=179.2L，
故答案为：179.2．

点评 本题考查了海水淡化的电渗析原理的分析判断，海水中溴的提取过程，溶液中得到固体的条件应用，反应过程中的氧化剂计算，注意氯气两次氧化消耗，题目难度中等．