Question

以食鹽為原料進(jìn)行生產(chǎn)并綜合利用的某些過程如圖所示．

（1）除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-離子，加入下列沉淀劑的順序是（填序號）

 

．      
a．Na₂CO₃ b．NaOH    c．BaCl₂
（2）將濾液的pH調(diào)至酸性除去的離子有

 

．
（3）人們習(xí)慣上把電解飽和食鹽水的工業(yè)叫做氯堿工業(yè)．圖1表示電解飽和NaCl溶液的裝置，X、Y是石墨棒．實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，在兩邊同時(shí)各滴入幾滴酚酞溶液，請回答以下問題：X極上的電極反應(yīng)式是

 

，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是

 

；Y電極上的電極反應(yīng)式是

 

，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是

 

．電解NaCl溶液的離子方程式是

 

．

（4）若向分離出NaHCO₃晶體后的母液中加入過量生石灰，則可獲得一種可以循環(huán)使用的氣體，其化學(xué)式是

 

．
（5）某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池（如圖2所示），目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜．
根據(jù)要求回答相關(guān)問題：
①通入氫氣的電極為

 

（填“正極”或“負(fù)極”），負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．
②石墨電極為

 

（填“陽極”或“陰極”），反應(yīng)一段時(shí)間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，

 

區(qū)（填“鐵極”或“石墨極”）的溶液先變紅．
③如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時(shí)間，硫酸銅溶液濃度將

 

，（填“增大”“減小”或“不變”）．純銅電極上的電極反應(yīng)式為

 

④若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，有224mL氧氣參加反應(yīng)，則乙裝置中鐵電極上生成的氣體在標(biāo)況下體積為

 

；丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：海水資源及其綜合利用,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題,元素及其化合物

分析：（1）用氯化鋇可以除去硫酸鈉，用氫氧化鈉可以除去氯化鎂，用碳酸鈉可以除去氯化鈣和過量的氯化鋇；
（2）酸性條件下，碳酸根離子和氫氧根離子能被除去；
（3）X電極上氫離子放電生成氫氣，同時(shí)電極附近生成氫氧根離子，溶液堿性增強(qiáng)，無色酚酞試液遇堿變紅色；Y電極上氯離子放電生成氯氣，氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)；
（4）生石灰和水反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣和銨根離子反應(yīng)生成氨氣；
（5）①燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②石墨電極為陽極，陰極上氫離子放電，同時(shí)電極附近有氫氧根離子生成，溶液呈堿性；
③丙裝置為粗銅的電解精煉，溶解的粗銅小于析出的銅質(zhì)量，導(dǎo)致溶液中硫酸銅濃度降低；
④根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）加入氫氧化鈉溶液時(shí)，能和氯化鎂反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，從而除去氯化鎂；加入氯化鋇時(shí)，能和硫酸鈉反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，從而除去硫酸鈉；加入碳酸鈉溶液時(shí)，能和氯化鈣、過量的氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀、碳酸鋇沉淀和氯化鈉，從而除去氯化鈣和過量的氯化鋇；過濾，向?yàn)V液中加入適量的稀鹽酸時(shí)，可以把過量的氫氧化鈉和碳酸鈉除去．
以此類推，如果依次加入氯化鋇溶液、氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液或依次加入氯化鋇溶液、碳酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液，可以達(dá)到同樣的目的，
故答案為：bca或bca或cab；
（2）酸性條件下，碳酸根離子和氫氧根離子都和氫離子反應(yīng)，所以將濾液的pH調(diào)至酸性除去的離子有CO₃^2-和OH^-，故答案為：CO₃^2-和OH^-；
（3）電極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，同時(shí)電極附近生成氫氧根離子，溶液堿性增強(qiáng)，無色酚酞試液遇堿變紅色，所以看到的現(xiàn)象是：有無色氣泡產(chǎn)生，溶液變紅；Y電極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)，如果濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色，則證明有氯氣生成，所以電池反應(yīng)式為2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；有無色氣泡產(chǎn)生，溶液變紅；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；將濕潤的KI淀粉試紙放在氣體出口，若觀察到試紙變藍(lán)，證明有Cl₂產(chǎn)生；2Cl^-+2H₂O

電解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）生石灰和水反應(yīng)生成氫氧化鈣且放出熱量，氫氧化鈣和銨根離子反應(yīng)生成NH₃，所以能循環(huán)利用的氣體是NH₃，故答案為：NH₃；
（5）①燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案為：負(fù)極；H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
②石墨電極為陽極，鐵電極作陰極，陰極上氫離子放電，同時(shí)電極附近有氫氧根離子生成，溶液呈堿性，無色酚酞試液在鐵極附近變紅色，故答案為：陽極；鐵極；
 ③丙裝置為粗銅的電解精煉，溶解的粗銅小于析出的銅質(zhì)量，導(dǎo)致溶液中硫酸銅濃度降低，純銅為陰極，陰極上銅離子放電，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-═Cu，故答案為：減��；Cu²⁺+2e^-═Cu；
④串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等，當(dāng)轉(zhuǎn)移相等電子時(shí)消耗氧氣體積與生成氫氣體積之比為1：2，所以生成氫氣體積為0.448L；轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

0.224L

22.4L/mol

×4=0.04mol，轉(zhuǎn)移電子相等，則析出銅的質(zhì)量=

0.04mol

2

×64g/mol=1.28g，
故答案為：0.448L；1.28 g．

點(diǎn)評：本題考查了海水資源綜合利用、電解原理，明確陰陽極上放電離子先后順序是解本題關(guān)鍵，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算，注意除雜過程中除雜劑加入先后順序，為學(xué)習(xí)難點(diǎn)．