Question

【題目】（1）海水中有豐富的食鹽資源，工業(yè)上以粗食鹽水（含少量Ca2+、Mg2+雜質）、氨、石灰石等為原料，可以制備Na2CO3。流程如下：

請回答：

①粗鹽精制過程中加入的沉淀劑是石灰乳和純堿，加入順序是_____。

②上述流程中循環(huán)使用的物質是____。

③上圖中制得的飽和食鹽水還可用于氯堿工業(yè)，NaCl 溶液的電解產物可用于生產鹽酸、漂白粉、氫氧化鈉等產品。工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子方程式為_____。

④氨氣可用電解法合成，其原料轉化率大幅度提高， 有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)合成氨工藝。電解法合成氨的兩種原理及裝置如圖 1 和圖 2 所示。

圖 1 中，a 電極上通入的X 為_____。圖 2 中，d 電極上的電極反應式為_________。

（2）海水中有豐富的鋰資源，我國科學家研發(fā)出利用太陽能從海水中提取金屬鋰的技術，提取原理如圖 3 所示：

圖 3

①金屬鋰在電極_____（填“A”或“B”）上生成。

②陽極產生兩種氣體單質，電極反應式是_____。

③某種鋰離子二次電池的總反應為：FePO4(s)+Li(s) LiFePO4(s) ， 裝置如下圖所示（a 極材料為金屬鋰和石墨的復合材料）。下列說法不正確的是_____。

A．圖中 e－及 Li+移動方向說明該電池處于放電狀態(tài)

B．該電池中a 極不能接觸水溶液

C．充電時 a 極連接外接電源的正極

D．充電時，b 極電極反應式為：LiFePO4－e-= Li++ FePO

Answer 1

【答案】先加入石灰乳，再加入純堿 NH3、CO2 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ H2 N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2- A 2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑ C

【解析】

（1）由流程圖可知，向粗鹽水先加入石灰乳，再加入純堿，鎂離子和鈣離子先后轉化為氫氧化鎂沉淀和碳酸鈣，過濾得到精鹽水，蒸發(fā)濃縮得到飽和食鹽水；石灰石煅燒發(fā)生分解反應生成氧化鈣和二氧化碳，向飽和食鹽水中先通入氨氣，再通如石灰石分解生成的二氧化碳，氯化鈉、氨氣和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，過濾得到碳酸氫鈉晶體和母液，碳酸氫鈉固體受熱發(fā)生分解反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應生成的二氧化碳通入飽和食鹽水中循環(huán)使用，向母液中加入石灰石分解生成的氧化鈣，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水，反應生成的氨氣通入飽和食鹽水中循環(huán)使用；

（2）由電子的移動方向可知，電子流入的一極電極A為電解池的陰極，海水中的鋰離子經過鋰離子交換膜進入有機電解液中，在陰極上得到電子發(fā)生還原反應生成鋰，電子流出的一極B極為電解池的陽極，海水中的氯離子和氫氧根離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣和氧氣。

（1）①加入石灰乳的目的是除去溶液中的鎂離子，但過量的石灰乳會引入鈣離子，所以應先加入石灰乳除去溶液中鎂離子，再加入純堿除去溶液中的鈣離子，則沉淀劑加入的順序為先加入石灰乳，再加入純堿，故答案為：先加入石灰乳，再加入純堿；

②由流程圖可知，氯化鈉、氨氣和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉和氯化銨時，氨氣和二氧化碳做反應物，而碳酸氫鈉固體受熱發(fā)生分解反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水以及氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水時，氨氣和二氧化碳做生成物，則氨氣和二氧化碳可以循環(huán)使用，故答案為：NH3、CO2；

③工業(yè)上電解飽和食鹽水制得氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，故答案為：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑

④由圖1可知，與電源負極相連的b極為電解池的陰極， 通入的氮氣在陰極上得到電子發(fā)生還原反應生成氨氣，則與電源正極相連的a極是電解池的陽極，通入的氫氣在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氫離子；由圖2可知，與電源正極相連的c極是電解池的陽極，氧離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，與電源負極相連的d極為電解池的陰極，氮氣在陰極上得到電子發(fā)生還原反應生成氨氣，電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，故答案為：H2；N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-；

（2）①由電子的移動方向可知，電子流入的一極電極A為電解池的陰極，海水中的鋰離子經過鋰離子交換膜進入有機電解液中，在陰極上得到電子發(fā)生還原反應生成鋰，故答案為：A；

②海水中含有大量的氯離子，氯離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，海水中還存在氫氧根離子，氫氧根離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣，電極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案為：2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑；

③A．由圖中e-及Li+移動方向，則發(fā)生Li-e-=Li+，所以該電池處于原電池放電狀態(tài)，故A正確；

B．a極為Li易與水發(fā)生反應，所以該電池中a極不能接觸水溶液，故B正確；

C．放電時，負極反應式為Li-e-=Li+，則a為負極，充電時a極連接外接電源的負極，故C錯誤；

D．放電時，b極反應式為FePO4+Li++e-═LiFePO4，則充電過程中，b極電極反應式為：LiFePO4-e-═Li++FePO4，故D正確；

C不正確，故答案為：C。