Question

海水是巨大的化学资源宝库，利用海水可以提取很多物质。

利用1：提溴工业

用海水晒盐之后的盐卤可提取溴，提取流程如图：

(1)吹出塔中热空气能将溴单质吹出的原因是_____。蒸馏塔中通入水蒸气进行加热，需要控制温度在90℃左右的原因是______。

利用2：提镁工业

从海水提取食盐和Br₂之后的盐卤中除含有Mg²⁺、C1^-外，还含有少量Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-和CO(NH₂)₂等，还可以用来提取MgCl₂、MgO、Mg(OH)₂等物质，流程如图所示：

(2)用NaC1O除去尿素CO(NH₂)₂时，生成物除盐外，还有能参与大气循环的无毒物质，则该反应的化学方程式为_______；加入NaC1O的另一个作用是________。

利用3：淡化工业

(3)海水淡化的方法主要有闪蒸法、离子交换法、电渗析法等。离子交换法淡化海水模拟过程如图所示。氢型阳离子交换原理可表示为：HR+Na⁺=NaR+H⁺；……。羟型阴离子交换树脂填充部分存在的反应有：ROH+C1^-=RC1+OH^-；______；________。

(4)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示：

①图中的海水没有直接通入到阴极室中，其原因是_________。

②淡化水在________室(填X、Y、Z、M或N)形成后流出。

Answer

溴单质的沸点低，溴单质易挥发 温度过低不利于溴的蒸出，温度过高会蒸出较多水蒸气 3NaC1O+CO(NH2)2=3NaC1+CO2↑+N2↑+2H2O 将Fe2+氧化为Fe3+，并形成Fe(OH)3 2ROH+SO42-=R2SO4+2OH- H++OH-=H2O 海水中含有较多的Mg2+、Ca2+等阳离子，阴极放电产生OH-，容易生成Mg(OH)2和Ca(OH)2等沉淀附着在电极表面或堵塞交换膜 Y、M

【解析】

(1)根据液溴易挥发，利用H2O、液溴的沸点不同分析判断；

(2)NaC1O除去尿素CO(NH2)2时，发生氧化还原反应，产生的能参与大气循环的无毒物质是CO2、N2，同时产生H2O、NaCl，结合电子守恒、原子守恒书写反应方程式；根据水中含有还原性微粒Fe2+，利用NaC1O具有强氧化性、水解显碱性分析；

(3)结合进入的离子种类及羟型阴离子交换树脂的特点分析反应即可；

(4)①海水是混合物，其中含有钙离子和镁离子，再结合电极反应分析即可；

②结合电解装置中离子的移动方向及图示中离子交换膜的特点分析即可；

(1)吹出塔中热空气能将溴单质吹出的原因是由于液溴沸点低，易挥发。蒸馏塔中通入水蒸气进行加热，需要控制温度在90℃左右是由于温度过低不利于溴的蒸出，而温度过高会蒸出较多水蒸气；

(2)加入的NaC1O具有强氧化性，尿素具有还原性，在NaClO除去尿素CO(NH2)2时，二者发生氧化还原反应，产生CO2、N2、H2O、NaCl，根据电子守恒、原子守恒，可得反应方程式为：3NaC1O+CO(NH2)2=3NaC1+CO2↑+N2↑+2H2O；在提取盐后的盐卤水中含有还原性微粒Fe2+，而NaC1O具有强氧化性，能够将Fe2+氧化产生Fe3+，同时NaC1O是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，Fe3+与水解产生的OH-结合形成Fe(OH)3沉淀，因此加入NaC1O的另一个作用是将Fe2+氧化为Fe3+，并形成Fe(OH)3沉淀除去；

(3)交换树脂中发生的是复分解反应，结合图示可知进入羟基型交换树脂的是氢离子、氯离子和硫酸根离子，其中阴离子与交换树脂反应产生的氢氧根与氢离子会反应，涉及反应有：ROH+Cl-=RCl+OH-；2ROH+SO42-=R2SO4+2OH-；H++OH-=H2O；

(4)①海水为混合物，其中含有大量的Mg2+、Ca2+等阳离子，而阴极在电解时水放电产生H2同时会产生OH-，OH-易与Mg2+、Ca2+反应生成Mg(OH)2和Ca(OH)2等沉淀附着在电极表面或堵塞交换膜，因此不能将海水直接通入到阴极室；

②X、Y、Z、M中均加入的海水，根据电解装置可知左侧为电解池的阳极，右侧为阴极，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，由此可分析Y中的Cl-会通过阴离子交换膜进入左侧X室，而其中的Na+则通过阳离子交换膜进到右侧Z中；同理M中的阳离子Na+会通过阳离子交换膜进到右侧阴极区N中，其中的阴离子Cl-会通过阴离子交换膜进入Z中，而Z中的阴、阳离子都无法透过相应的交换膜，因此能得到淡水的是Y、M，而Z中的氯化钠浓度增大。