Question

11．將海水淡化與濃縮海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一．一般是先將海水淡化獲得淡水，再從剩余的濃縮海水中通過一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品．

（1）如圖1，用惰性電極在電場中利用膜技術(shù)（陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過）淡化海水，該方法稱為電滲析法．
①圖1中膜a應(yīng)選擇陽離子交換膜，陽極的電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②電滲析法還可以用來處理電鍍廢液，寫出用該方法處理含硫酸銅廢液時（使用惰性電極）所發(fā)生的電極反應(yīng)：陰極2Cu²⁺+4e^-=2Cu陽極4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）海水中的溴的儲量豐富，約占地球溴總儲量的99%，故溴有“海洋元素”之稱．工業(yè)上是將氯氣通入到含溴離子的濃縮海水中，使溴置換出來，再用空氣將溴吹出，用純堿溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴．該方法中反應(yīng)的離子方程式依次為①Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-
②3Br₂+3CO₃^2-=BrO₃^-+5Br^-+3CO₂↑③BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；產(chǎn)生1molBr2時，該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$N_A．
（3）海水中的氘（含HDO 0.03‰）發(fā)生聚變的能量，足以保證人類上億年的能源消費，工業(yè)上可采用“硫化氫-水雙溫交換法”富集HDO．其原理是利用H₂S、HDS、H₂O和HDO四種物質(zhì)，在25℃和100℃兩種不同溫度下發(fā)生的兩個不同反應(yīng)得到較高濃度的HDO． 如圖2為“硫化氫-水雙溫交換法”所發(fā)生的兩個反應(yīng)中涉及的四種物質(zhì)在反應(yīng)體系中的物質(zhì)的量隨溫度的變化曲線．寫出100℃時所發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式H₂S+HDO=HDS+H₂O；工業(yè)上富集HDO的生產(chǎn)過程中，可以循環(huán)利用的一種物質(zhì)是H₂S．

Answer 1

分析 （1）①陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過；②在陰極上陽離子放電，在陽極上陰離子放電；
（2）依據(jù)題干敘述可知溴酸根離子和溴離子在酸性條件下發(fā)生價態(tài)歸中反應(yīng)，產(chǎn)生3molBr₂時，其中1mol溴原子從+5→0，5mol溴原子從-1變?yōu)?，據(jù)此計算轉(zhuǎn)移電子數(shù)；
（3）圖象分析，物質(zhì)的量減少的是反應(yīng)物，增加的是生成物；HDS中的氫原子可以繼續(xù)與HDO反應(yīng)，故H₂S可循環(huán)利用．

解答 解：（1）①陰離子交換膜只允許陰離子自由通過，陽離子交換膜只允許陽離子自由通過，隔膜A和陽極相連，陽極是陰離子放電，所以隔膜A是陽離子交換膜，陽極的電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：陽離子交換膜；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
②溶液中共有4中離子Cu²⁺，H⁺，在陰極上陽離子放電，放電順序：Cu²⁺＞H⁺，陰極反應(yīng)為：2Cu²⁺+4e^-=2Cu，在陽極上陰離子放電，放電順序：陽極反應(yīng)為：OH^-＞SO₄^2-，4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：2Cu²⁺+4e^-=2Cu； 4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）依據(jù)題干敘述可知溴酸根離子和溴離子在酸性條件下發(fā)生價態(tài)歸中反應(yīng)，其離子反應(yīng)方程式為：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；BrO₃^-由正五價降為0價；還原劑是化合價升高的物質(zhì)，Br^-由正五價升為0價，產(chǎn)生3molBr₂時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為：5mol，所以產(chǎn)生1molBr₂時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為$\frac{5}{3}$N_A，
故答案為：BrO₃^-+5Br^-+6H⁺=3Br₂+3H₂O；$\frac{5}{3}$N_A；
（3）物質(zhì)的量減少的是反應(yīng)物，增加的是生成物，反應(yīng)物為H₂S，HDO，生成物為HDS，H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂S+HDO=HDS+H₂O，HDS中的氫原子可以繼續(xù)與HDO反應(yīng)，故H₂S可循環(huán)利用，
故答案為：H₂S+HDO=HDS+H₂O；H₂S．

點評 本題考查電解池原理的分析判斷、氧化還原反應(yīng)等知識，注意電極反應(yīng)式的書寫判斷電解產(chǎn)物的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)，仔細(xì)審題是解題關(guān)鍵，題目難度中等．