Question

【题目】以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如图。

（1） 除去粗盐中的微溶物质CaSO4通常用Na2CO3处理，请用平衡移动原理解释说明:_____________。

（2） 人们习惯上把电解饱和食盐水的工业叫做氯碱工业.图1表示电解饱和NaCl 溶液的装置，X、Y是石墨棒。实验开始后，检验Y 电极反应产物的方法是_________________。

（3） 若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的气体，其化学式是__________。

（4） 某同学设计一个燃料电池（如图2所示），目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X 为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题:

①通入氢气电极的反应式为__________________。

②反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，______________（填“铁”或“石墨”）极区的溶液先变红。

③如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间后，硫酸铜溶液浓度将___________（填“增大”“减小”或“不变”）。

④若在标准状况下有224mL氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体在标况下体积为_________L。

Answer 1

【答案】 CaSO4存在下列的溶解平衡：CaSO4（s）Ca2+（aq）+SO42﹣（aq），加入Na2CO3溶液后，CO32﹣离子与Ca2+结合，生成更难溶的CaCO3沉淀；Ca2+离子浓度减少，使上述平衡向着更难溶的方向移动 将湿润的KI淀粉试纸放在气体出口，若观察到试纸变蓝，证明有Cl2产生 NH3 H2﹣2e﹣+2OH﹣═2H2O 铁 减小 0.448

【解析】粗盐水加入沉淀剂沉淀Ca2+、Mg2+和SO42-离子，过滤得到滤液，调节溶液pH至酸性，加热浓缩得到饱和氯化钠溶液，电解得到氢氧化钠、氯气和氢气，通入氨气、二氧化碳得到碳酸氢钠晶体，加热分解得到碳酸钠。

（1）CaSO4存在下列的溶解平衡：CaSO4（s）Ca2+（aq）+SO42-（aq），加入Na2CO3溶液后，CO32-离子与Ca2+结合，生成更难溶的CaCO3沉淀；Ca2+浓度减少，使上述平衡向着更难溶的方向移动。

（2）Y电极接电源正极，则Y为阳极，氯离子放电生成Cl2，氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，如果湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，则证明有Cl2生成；

故答案为：将湿润的KI淀粉试纸放在气体出口，若观察到试纸变蓝，证明有Cl2产生；

（3）生石灰和水反应生成氢氧化钙且放出热量，氢氧化钙和铵根离子反应生成NH3，所以能循环利用的气体是NH3，

故答案为：NH3；

（4）甲为燃料电池装置，通入燃料H2的电极是负极、通入氧化剂O2的电极是正极；乙和丙装置均为电解池装置，所以Fe为阴极，石墨为阳极，精铜为阴极，粗铜为阳极。

①通入H2的电极是负极，负极失电子，发生氧化反应，电极反应为H22e+2OH═2H2O，

故答案为：H22e+2OH═2H2O；

②甲装置为饱和NaCl溶液的装置，铁电极作阴极，阴极上氢离子放电，同时电极附近有氢氧根离子生成，溶液呈碱性，无色酚酞试液在铁极附近变红色；

故答案为：铁；

③丙装置为粗铜的电解精炼，纯铜为阴极，阴极电极反应为Cu2++2e═Cu，粗铜为阳极，粗铜中含有锌、银等杂质，锌比铜活泼，会先于铜放电，电极反应为：Zn-2e═Zn2+、Cu-2e═Cu2+,所以阳极产生的Cu2+少于阴极减少的Cu2+，导致溶液中硫酸铜浓度降低；

故答案为：减小；

④有224mL氧气即0.01mol氧气参加反应，则电路中转移电子数为0.04mol； Fe电极电极反应为：2H++2e═H2↑，串联电路中转移电子相等，所以氢气的物质的量为0.02mol，体积为0.448L。

故答案为：0.448；