Question

利用海水资源进行化工生产的部分工艺流程如下图所示：

（1）流程Ⅰ中，欲除去粗盐中含有的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子，需将粗盐溶解后，按序加入药品进行沉淀、过滤．其加入药品顺序合理的是______．
a．Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂溶液               b．NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃溶液
c．NaOH、Na₂CO₃、BaCl₂溶液               d．BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH溶液
（2）流程Ⅱ中，电解饱和NaCl溶液的离子方程式为______ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑

Answer 1

【答案】分析：（1）根据镁离子会与氢氧根离子和碳酸根离子生成沉淀，钙离子会与碳酸根离子生成沉淀，硫酸根离子会与钡离子生成沉淀，加入盐酸可以除去过量的碳酸钠和氢氧化钠等进行分析．
（2）依据电解原理分析判断产物书写离子方程式；阴极上是阳离子得到电子发生还原反应，氢离子和钠离子的离子结构和离子半径来分析得到电子的能力；
（3）流程Ⅲ是在饱和的氯化钠溶液中先通入氨气，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠晶体和氯化铵；物质中碳酸氢钠的溶解度最小；
（4）①依据溶液中得到溶质晶体的方法是通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤；
②依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；
解答：（1）过滤可以除去生成的沉淀和泥沙，加入过量的氢氧化钠可以除去镁离子，加入氯化钡可以除去硫酸根离子，加入适量的碳酸钠可以除去钙离子和反应剩余的氯化钡；加入适量的盐酸可以除去反应剩余的氢氧化钠和碳酸钠；
a、Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂溶液此顺序中钡离子不能除去，故a错误；
b、NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃溶液此顺序可以除去杂质离子，故b正确；
c、NaOH、Na₂CO₃、BaCl₂溶液此顺序不能除去钡离子，故c错误；
d、BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH溶液次顺序可以除去杂质离子不引入新的杂质，故d正确；
故选bd；
（2）电解饱和NaCl溶液的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；阴极之所以得到H₂其原因是溶液中的阳离子移向阴极的有钠离子和氢离子，H⁺的半径比Na⁺的半径小，得电子的能力强所以氢离子先达到电子发生还原反应．
故答案为：2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；阳离子为Na⁺和H⁺，H⁺的半径比Na⁺的半径小，得电子的能力强；
（3）依据反应原理可知，向饱和氯化钠溶液中先通入氨气，为了增大二氧化碳的反应量，利于碳酸氢钠晶体析出，反应的化学方程式为：NaCl+CO₂ +NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃、NH₄HCO₃ 反应可知，碳酸氢钠在同温度下最小，曲线d为碳酸氢钠；
故答案为：d，NaCl+CO₂ +NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）①将碳酸钠样品加适量水溶解，通过蒸发浓缩，冷却结晶析出，过滤得到晶体；
故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶；
②Na₂CO₃?H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H₁=+58.73kJ?mol^-1   （1）
Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃?H₂O（s）+9H₂O（g）△H₁=+473.63kJ?mol^-1      （2）
（1）+（2）得到Na₂CO₃?10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H₃=+532.36kJ?mol^-1
若不考虑能量无效损失，则理论上生产1molNa₂CO₃只需耗能92.36kJ；
所以水变化为液体时放热532.36KJ-92，36KJ=440KJ，10H₂O（g）=10H₂O（l）△H₄=-440KJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ/mol；
故答案为：-44.0KJ/mol；
点评：本题考查了混合物分离的实验方法和试剂选择，工业制备纯碱的流程分析判断，盖斯定律计算应用，注意除杂的最后不能再有其他杂质，过滤要放在所有沉淀步骤的最后．题目难度中等．