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海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:
| 成分 | Na+ | K+ | Ca2+ | Mg2+ | Cl- | SO42- | HCO3- |
| 含量/mg·L-1 | 9 360 | 83 | 200 | 1 100 | 16 000 | 1 200 | 118 |
(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO3和Mg(OH)2,写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
(2)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料,如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:
该电池电解质为传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”),电极反应式为______________________。 查看习题详情和答案>>
【化学—选修2:化学与技术】(15分)
化学是人类进步的关键,化学为人类的生产、生活提供了物质保证。
Ⅰ.氮的化合物是重要的化工产品。其生产方法也在逐渐改进中,各国科学家均在为提高其产量,降低能耗做各种有益的探究。
(1)25℃时合成氨反应热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)==2NH3(g),ΔH="-92.4kJ/mol" 。在该温度时,取1molN2和3molH2放在密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4kJ。其原因是_________________________________。
(2)近年有人将电磁场直接加在氮气与氢气反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成氨,获得了较好的产率。从化学反应本质角度分析,电磁场对合成氨反应的作用是 ;与传统的合成氨的方法比较,该方法的优点是 。
Ⅱ.(3)卤水中蕴含着丰富的镁资源,经转化后可获得MgCl2粗产品。从卤水中提取镁的步骤为:
a.将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰,并将石灰制成石灰乳;
b.将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀;
c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O;
d.将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2;
e.电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是 。
②有同学认为:步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,你同意该同学的想法吗?为什么?
(4) 铀是核反应最重要的燃料,已经研制成功一种螫合型离子交换树脂,它专门吸附海水中 的U4+,而不吸附其他元素。其反应原理为 (树脂用HR代替),发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可再生并得到含铀的溶液,其反应原理为: 。
回答下列有关问题.
(1)下列有关说法正确的是
A.目前国际上主要使用蒸馏法的“海水淡化”技术,得高纯度淡水
B.用澄清的石灰水可鉴别NaHCO3和Na2CO3
C.在第③、④、⑤步骤中,溴元素均被氧化
D.工业上通过电解饱和NaCl溶液制取金属钠
(2)写出第③步骤的化学反应方程式
(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品,又称为“氯碱工业”. 氯气的工业制取装置如图1,回答:
①若饱和食盐水中含有酚酞,通电后
②电解反应的化学方程式为
③氯气制成氯水,用玻璃棒蘸取新制氯水滴在pH试纸中部,观察到的现象是
(4)工业上以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱.有关反应的化学方程式为:
NH3+CO2+H2O═NH4HCO3;
NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl;
2NaHCO3
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某活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验.
①一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如图3所示(图中夹持、固定用的仪器未画出).试回答下列有关问题:
Ⅰ、乙装置中的试剂是
Ⅱ、丁装置中稀硫酸的作用是
Ⅲ、实验结束后,分离出NaHCO3 晶体的操作是
②碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应,所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g,则所得固体中碳酸钠的质量分数为
③请你再设计出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法:
海洋中含有丰富的资源,是人类的巨大宝库。我国拥有很长的海岸线,东部沿岸海滩平缓,多细沙,日照时间长,不少盐场均集中于此。回答下列问题:
(1)制海盐方法如下:海水涨潮时,将海水引入盐田,等落潮时,再用日晒的方法,待盐田水分蒸发到一定程度时,撒入食盐颗粒(称为晶种),食盐晶体即从饱和溶液中析出。请说明盐田获得食盐晶体的条件:_____。
(2)以食盐为主要原料可以制备纯碱。试用化学方程式表示其制备过程:______、_____。此法制得的纯碱中常含有少量氯化钠,要测定样品中的纯碱的质量分数,还可利用如图装置进行实验:
(3)氯碱化工厂制得的烧碱中也含有少量氯化钠(假设不含其他杂质),用中和滴定法设计一个实验方案以测定样品中烧碱和氯化钠的质量分数。试剂是0.1000mol/L盐酸、酚酞溶液,仪器是50mL的酸式滴定管、锥形瓶。其实验的主要步骤是_______、_______、滴定。
(4)工业上用电解法制备金属钠,但制备金属钾一般不采用电解熔融氯化钾,而是采用热还原法来制备。在850℃用金属钠来还原KCl,反应如下:Na(l)+KCl(l)
我国有着丰富的海水资源,海水中主要含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-、CO32-、HCO3-等离子。镁因其合金性能卓越,在汽车、飞机制造方面很重要,有“国防金属”之称。发达国家多数从海洋中提镁,中国海水提镁技术也在不断进步。海水中虽含镁离子很多,但它是很分散的(1.28 g?L-1),要提取镁首先应让镁离子与其它离子等分离。
请回答下列问题:
(1)某化学兴趣小组利用煅烧海边贝壳所得产物,投入浓缩的海水中,最终变成了Mg(OH)2浊液。请写出最后一步反应的离子方程式: 。
(2)已知,氧化镁熔点2852℃,氯化镁的熔点714℃。无水氯化镁是工业制取镁的原料。试写出实验室蒸发氯化镁溶液制取无水氯化镁必需的实验仪器是 ;某同学对蒸发得到的固体,用酒精喷灯加热却不能熔化,请你试分析原因
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(3)火力发电在江苏的能源利用中占较大比重,但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题。利用海水脱硫是一种有效的方法,其工艺流程如下图所示:
①天然海水的pH≈8,试用离子方程式解释天然海水呈弱碱性的原因 。
②某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施,进行了天然海水吸收含硫烟气的模拟实验,实验结果如右图所示。请你根据图示实验结果,就如何提高一定浓度含硫烟气中SO2的吸收效率,提出一条合理化建议: 。
③天然海水吸收了含硫烟气后会溶有H2SO3、HSO3-等分子或离子,使用氧气将其氧化的化学原理是 (任写一个化学方程式或离子方程式)。氧化后的“海水”需要引入大量的天然海水与之混合后才能排放,该操作的主要目的是 。
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