Question

【化学——选修2:化学与技术】

地球的海水总量约有1.4×10¹⁸t，是人类最大的资源库。

（1）如下右图利用海水得到淡水的方法为        。

（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下左图所示。a是电源的        极；Ⅰ口排出的是      （填“淡水”或“浓水”）。

（3）海水淡化后的浓水中含大量盐分（主要含有Mg^2＋、 Ca²⁺、Fe^3＋和SO₄^2－），排入水中会改变水质，排到土壤中会导致土壤盐碱化，故不能直接排放，可以与氯碱工业联产。电解前需要把浓水精制，所需试剂主要包括：HCl、NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃等），其中HCl的作用主要是                      。
（4）铀是核反应最重要的燃料，其提炼技术直接关系着一个国家核工业或核武器的发展水平，海水中铀以UCl₄形式存在（以离子形式存在），每吨海水只含3.3毫克铀，海水总量极大，铀总量相当巨大。不少国家正在探索海水提铀的方法。现在，已经研制成功一种螯合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的铀，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：                          。
（5）离子交换树脂法是制备纯水（去离子水）的主要方法。某阳离子交换树酯的局部结构可写成（右图）。该阳离子交换树脂是由单体苯乙烯和交联剂对二乙烯基苯聚合后再经

              反应得到的。自来水与该离子交换树脂交换作用后显        （填“酸性”、“碱性”或“中性”）。

（6）中国《生活用水卫生标准》中规定，水的总硬度不能过大。如果硬度过大，饮用后对人体健康与日常生活有一定影响。暂时硬水的硬度是由       （填阴离子符号）引起的，经      （填操作名称）后可被去掉。永久硬水的硬度可由离子交换法去掉。

Answer

（1）蒸馏法（2） 负 淡水（3）除去过量的Na2CO3，并调节溶液的pH值

（4）4HR＋U4＋===UR4＋4H＋ UR4＋4H＋===4HR＋U4＋（5）磺化或取代 酸性（6）HCO3－ 加热煮沸

【解析】

试题分析：（1）阳光照射使池内海水温度升高加快蒸发，形成水蒸气，水蒸气在膜上液化形成小水滴，膜下表面结成的水滴受重力的作用滑到最低出后滴入淡水池，可得到淡水，利用的蒸馏的原理，所以采用的是蒸馏法。（2）分析装置图，阴极室电极与电源的负极相连，a为电源的负极，在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，①室离子浓度变小，②室离子浓度变大，离子浓度大的为浓水，所以浓水在Ⅱ处排出，Ⅰ处排出的是淡水。（3）浓水中含有大量的盐分，把浓水精制，所以需试剂主要包括：盐酸、氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠等，先加入过量的氯化钡沉淀硫酸根离子，再加入过量的氢氧化钠溶液沉淀镁离子和铁离子，最后加入过量的碳酸钠，沉淀钙离子，和过量的钡离子，过滤后加入盐酸到不再生成气体为止，除去过量的碳酸钠和氢氧化钠并调节溶液的pH值。（4）整合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U4＋，即，发生4HR＋U4＋===UR4＋4H＋；发生离子交换后的离子交换膜用酸处理还可以再生并得到含铀的溶液，即UR4＋4H＋===4HR＋U4＋。（5）从结构上分析，苯环上连接磺酸基，说明发生了磺化或取代反应。离子交换树脂法是阳离子交换树脂，依据原理可知交换的是阳离子，金属离子和树脂中的氢离子交换，溶液显酸性。（6）暂时硬水的硬度是有碳酸氢镁和碳酸氢钙引起的，阴离子是碳酸氢根离子，可以通过加热分解的方法除去，加热分解生成碳酸盐沉淀和二氧化碳和水。

考点：海水资源及其综合利用