Question

【选修2：化学与技术】

地球的海水问题约有1.4×10¹⁸t，是人类最大的资源库。

（1）如下图1利用海水得到淡水的方法是___________________________；

（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如图2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Mg²⁺、Ca²⁺、Fe³⁺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(如图)．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）阳光的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处后滴入淡水池，可得到淡水，利用的是蒸馏原理；

（2）分析装置图，阴极室电极和电源负极相连，a为电源负极；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）浓水中含大量盐分(主要含有Mg2+、Ca2+、Fe3+和SO42-)，把浓水精制，所需试剂主要包括：HCl、NaOH、BaCl2、Na2CO3等，先加入过量氯化钡沉淀硫酸根离子，再加入过量氢氧化钠溶液沉淀Mg2+、Fe3+，最后加入过量Na2CO3，沉淀Ca2+、过量的Ba2+，过滤后加入盐酸到不再生成气体为止，除去过量的Na2CO3，并调节溶液的pH值；

（4）螫合型离子交换树脂，它专门吸附海水中的U4+，即4HR+U4+=UR4+4H+，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，即UR4+4H+=4HR+U4；

（5）依据图3可知由单体苯乙烯和交联剂对二乙烯基苯聚合发生的是加成反应，离子交换树脂法是阳离子交换树酯，依据原理可知交换的是阳离子，金属离子和树脂中氢离子交换，即磺化或取代，溶液呈酸性；

（6）暂时硬水的硬度是由碳酸氢镁，碳酸氢钙引起，阴离子为HCO3-，可以通过加热分解的方法除去，加热分解Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O，Mg(HCO3)2MgCO3↓+CO2↑+H2O，MgCO3+H2O

Mg(OH)2↓+CO2↑，通过反应可知镁离子、钙离子形成沉淀除去。

考点：考查海水淡化原理，明确图片内涵是解本题关键。