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    海水资源丰富,海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO2-4、Br-、CO2-3、HCO-3等离子.合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证.
    Ⅰ.火力发电燃烧煤排放的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:

    魔方格

    (1)天然海水的pH≈8,呈弱碱性.用离子方程式解释原因______.
    (2)天然海水吸收了含硫烟气后,要用O2进行氧化处理,其反应的化学方程式是______;氧化后的“海水”需要用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______.
    Ⅱ.重金属离子对河流及海洋造成严重污染.某化工厂废水(pH=2.0,ρ≈1g•mL-1)中含有Ag+、Pb2+等重金属离子,其浓度各约为0.1mol•L-1.排放前拟用沉淀法除去这两种离子,查找有关数据如下:
    难溶电解质 AgI AgOH Ag2S  pbI2  Pb(OH)2  PbS
     Ksp 8.3×10-17 5.6×10-8 6.3×10-50 7.1×10-9 1.2×10-15 3.4×10-28
    (3)你认为往废水中投入______(填字母序号),沉淀效果最好.
    A.NaOH B.Na2S C.KID.Ca(OH)2
    (4)如果用生石灰处理上述废水,使溶液的pH=8.0,处理后的废水中c(Pb2+)=______.
    (5)如果用食盐处理其只含Ag+的废水,测得处理后的废水中NaCl的质量分数为0.117%.若环境要求排放标准为c(Ag+)低于1.0×10-8mol•L-1,问该工厂处理后的废水中c(Ag+)=______,是否符合排放标准______(填“是”或“否”).
    已知KSP(AgCl)=1.8×1-10mol•L2
    本题信息:2011年上饶二模化学问答题难度较难 来源:未知
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本试题 “海水资源丰富,海水中主要含有Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO2-4、Br-、CO2-3、HCO-3等离子.合理利用海水资源和保护环境是我国可持续发展的重要保证.Ⅰ.火力发电燃...” 主要考查您对

水的离子积常数

沉淀溶解平衡

海水资源的综合利用

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  • 水的离子积常数
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水的电离:

水是一种极弱的电解质,它能微弱地电离:
实验测得:25℃时,1L纯水中只有的水分子发生电离,故25℃时纯水中

水的离子积:

在一定温度下,水电离出的c(H+)与c(OH-)的乘积是一个常数,称为水的离子积常数,简称水的离子积,用符号表示,即
(1)在一定温度下,水的离子积都是一个常数,在25℃时
(2)随温度的变化而变化,温度升高,增大。
(3)水的离子积常数揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,都有存在。在酸性或碱性的稀溶液中,当温度为25℃时,
(4)在酸或碱的稀溶液中,由水电离出的c(H+)和c(OH-)总相等.即如25℃时或NaOH溶液中,


溶液中c(H+)或c(OH-)的计算:

常温下,稀溶液中的乘积总是知道就可以计算出反之亦然
1.酸溶液
当在水中加入酸后,将使水的电离平衡向左移动 (抑制水的电离)。在酸的水溶液中,H+主要由酸电离产生,即而OH-是由水电离产生的:
2.碱溶液
同理,在碱的水溶液中,OH-主要由碱电离产生,即而H+是由水电离产生的:
3.盐溶液
在盐的水溶液中,H+和OH-全部来自水的电离,且
(1)若单一水解的盐的水溶液呈酸性,c(H+)> c(OH-),即弱碱阳离子水解

(2)若单一水解的盐的水溶液呈碱性,c(OH一)> c(H+),即弱酸阴离子水解

说明:由以上分析可以看出,在常温下(25℃):
酸(或碱)的溶液中,发生水解的盐溶液中总成立。


沉淀溶解平衡:

1、定义:在一定条件下,当难容电解质的溶解速率与溶液中的有关离子重新生成沉淀的速率相等,此时溶液中存在的溶解和沉淀间的动态平衡,称为沉淀溶解平衡。
例如:

2、沉淀溶解平衡的特征:
(1)逆:沉淀溶解平衡是可逆过程。
(2)等:
(3)动:动态平衡,溶解的速率和沉淀的速率相等且不为零。
(4)定:达到平衡时,溶液中各离子的浓度保持不变,
(5)变:当外界条件改变时,溶解平衡将发生移动,达到新的平衡。
3、沉淀溶解平衡的影响因素
(1)内因:难溶电解质本身的性质。
(2)外因
a.浓度:加水稀释,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,但不变。
b.温度:多数难溶电解质溶于水是吸热的,所以升高温度,沉淀溶解平衡向溶解的方向移动,同时变大。
c.同离子效应:向沉淀溶解平衡体系中,加入含原体系中某离子的物质,平衡向沉淀生成的方向移动,但不变。
d.其他:向沉淀溶解平衡体系中,加入可与体系巾某些离子反应生成更难溶的物质或气体的物质,平衡向溶解的方向移动,不变。

沉淀溶解平衡的应用:

1.沉淀的生成
(1)意义:在涉及无机制备、提纯工艺的生产、科研、废水处理等领域中,常利用生成沉淀来达到分离或除去某些离子的目的。
(2)方法
a.调节pH法:如工业原料氯化铵中含杂质氯化铁,使其溶解于水,再加入氨水调节pH至7~8,可使转变为沉淀而除去。
 
b.加沉淀剂法:如以等作沉淀剂,使某些金属离子如等生成极难溶的硫化物 等沉淀,也是分离、除杂常用的方法。

说明:化学上通常认为残留在溶液中的离子浓度小于时即沉淀完全。
2.沉淀的溶解
(1)意义:在实际工作中,常常会遇到需要使难溶物质溶解的问题、根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断地移去沉淀溶解平衡体系中的相应离子,使平衡就会向沉淀溶解的方向移动,使沉淀溶解。
(2)方法
a.生成弱电解质:加入适当的物质,使其与沉淀溶解平衡体系中的某离子反应生成弱电解质。如向沉淀中加入溶液,结合生成使的溶解平衡向右移动。
b.生成配合物:加入适当的物质,使其与沉淀反应生成配合物。
如:

c.氧化还原法:加入适当的物质,使其与沉淀发生氧化还原反应而使沉淀溶解。


d.沉淀转化溶解法:本法是将难溶物转化为能用上述三种方法之一溶解的沉淀,然后再溶解:
如向中加入饱和溶液使转化为再将溶于盐酸。
3.沉淀的转化
(1)实质:沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动。一般来说,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。 例如
 
(2)沉淀转化在工业上的应用在工业废水处理的过程中,用FeS等难溶物作沉淀剂除去废水中的重金属离子.


固体物质的溶解度:

绝对不溶解的物质是不存在的,任何难溶物质的溶解度都不为零。不同的固体物质在水中的溶解度差别很大,可将物质进行如下分类:


海水资源的综合利用:

浩瀚的海洋是个巨大的资源宝库,它不仅孕育着无数的生命,还孕育着丰富的矿产,而海水本身含有大量的化学物质,又是宝贵的化学资源。可从海水中提取大量的食盐、镁、溴、碘、钾等有用物质,海水素有“液体工业原料”之美誉。

海水制盐:

(1)海水制盐的方法:从海水中得到食盐的方法有蒸发法(盐田法)、电渗析法等。目前,以蒸发法(盐田法)为主。
(2)海水晒盐的基本原理:水分不断蒸发,氯化钠等盐结晶析出。
(3)海水晒盐的流程

氯碱工业:

(1)食盐水的精制
 
(2)电极反应
阴极:
阳极:
总反应:
(3)主要设备
离子交换膜电解槽一一阳极用金属钛(表面涂有钛、钉氧化物层)制成,阴极用碳钢(覆有镍镀层)制成。阳离子膜具有选择透过性,只允许Na+透过,而Cl-、 OH一和气体不能透过。

(4)产品及用途
烧碱:可用于造纸、玻璃、肥皂等工业
氯气:可用于制农药、有机合成、氯化物的合成
氢气:可用于金属冶炼、有机合成、盐酸的制取

海水提溴:

(1)氯化
氯化氧化溴离子,在pH=3.5的酸性条件下效果最好,所以在氯化之前要将海水酸化。
(2)吹出
当海水中的Br一被氧化成Br2以后,用空气将其吹出。另外,也可以用水蒸气,使溴和水蒸气一起蒸出。
(3)吸收
目前比较多的是用二氧化硫作还原剂,使溴单质转化为HBr,再用氯气将其氧化得到溴产品。化学方程式如下:

海水提镁:

(1)工艺流程
 
(2)主要化学反应
①制备石灰乳:
②沉淀
③制备

从海水中提取重水:

提取重水的方法:蒸馏法、电解法、化学交换法、吸附法等。常用方法:化学交换法(硫化氢一水双温交换法)

铀和重水目前是核能开发中的重要原料,从海水中提取铀和重水对一个国家来说具有战略意义,化学在开发海洋药物方面也将发挥越来越大的作用。潮汐能、波浪能也是越来越受到重视的新型能源。


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