Question

【题目】（1）海水中有丰富的食盐资源，工业上以粗食盐水（含少量Ca2+、Mg2+杂质）、氨、石灰石等为原料，可以制备Na2CO3。流程如下：

请回答：

①粗盐精制过程中加入的沉淀剂是石灰乳和纯碱，加入顺序是_____。

②上述流程中循环使用的物质是____。

③上图中制得的饱和食盐水还可用于氯碱工业，NaCl 溶液的电解产物可用于生产盐酸、漂白粉、氢氧化钠等产品。工业上电解饱和食盐水的离子方程式为_____。

④氨气可用电解法合成，其原料转化率大幅度提高， 有望代替传统的工业合成氨工艺。电解法合成氨的两种原理及装置如图 1 和图 2 所示。

图 1 中，a 电极上通入的X 为_____。图 2 中，d 电极上的电极反应式为_________。

（2）海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如图 3 所示：

图 3

①金属锂在电极_____（填“A”或“B”）上生成。

②阳极产生两种气体单质，电极反应式是_____。

③某种锂离子二次电池的总反应为：FePO4(s)+Li(s) LiFePO4(s) ， 装置如下图所示（a 极材料为金属锂和石墨的复合材料）。下列说法不正确的是_____。

A．图中 e－及 Li+移动方向说明该电池处于放电状态

B．该电池中a 极不能接触水溶液

C．充电时 a 极连接外接电源的正极

D．充电时，b 极电极反应式为：LiFePO4－e-= Li++ FePO

Answer 1

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

【解析】

（1）由流程图可知，向粗盐水先加入石灰乳，再加入纯碱，镁离子和钙离子先后转化为氢氧化镁沉淀和碳酸钙，过滤得到精盐水，蒸发浓缩得到饱和食盐水；石灰石煅烧发生分解反应生成氧化钙和二氧化碳，向饱和食盐水中先通入氨气，再通如石灰石分解生成的二氧化碳，氯化钠、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵，过滤得到碳酸氢钠晶体和母液，碳酸氢钠固体受热发生分解反应生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应生成的二氧化碳通入饱和食盐水中循环使用，向母液中加入石灰石分解生成的氧化钙，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，反应生成的氨气通入饱和食盐水中循环使用；

（2）由电子的移动方向可知，电子流入的一极电极A为电解池的阴极，海水中的锂离子经过锂离子交换膜进入有机电解液中，在阴极上得到电子发生还原反应生成锂，电子流出的一极B极为电解池的阳极，海水中的氯离子和氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氯气和氧气。

（1）①加入石灰乳的目的是除去溶液中的镁离子，但过量的石灰乳会引入钙离子，所以应先加入石灰乳除去溶液中镁离子，再加入纯碱除去溶液中的钙离子，则沉淀剂加入的顺序为先加入石灰乳，再加入纯碱，故答案为：先加入石灰乳，再加入纯碱；

②由流程图可知，氯化钠、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠和氯化铵时，氨气和二氧化碳做反应物，而碳酸氢钠固体受热发生分解反应生成碳酸钠、二氧化碳和水以及氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水时，氨气和二氧化碳做生成物，则氨气和二氧化碳可以循环使用，故答案为：NH3、CO2；

③工业上电解饱和食盐水制得氢氧化钠、氢气和氯气，电解的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，故答案为：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑

④由图1可知，与电源负极相连的b极为电解池的阴极， 通入的氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气，则与电源正极相连的a极是电解池的阳极，通入的氢气在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子；由图2可知，与电源正极相连的c极是电解池的阳极，氧离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，与电源负极相连的d极为电解池的阴极，氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，故答案为：H2；N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-；

（2）①由电子的移动方向可知，电子流入的一极电极A为电解池的阴极，海水中的锂离子经过锂离子交换膜进入有机电解液中，在阴极上得到电子发生还原反应生成锂，故答案为：A；

②海水中含有大量的氯离子，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，海水中还存在氢氧根离子，氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑；

③A．由图中e-及Li+移动方向，则发生Li-e-=Li+，所以该电池处于原电池放电状态，故A正确；

B．a极为Li易与水发生反应，所以该电池中a极不能接触水溶液，故B正确；

C．放电时，负极反应式为Li-e-=Li+，则a为负极，充电时a极连接外接电源的负极，故C错误；

D．放电时，b极反应式为FePO4+Li++e-═LiFePO4，则充电过程中，b极电极反应式为：LiFePO4-e-═Li++FePO4，故D正确；

C不正确，故答案为：C。