题目内容

9．海水的综合利用，现有流程图如下：

Ⅰ．工业上以粗食盐（含有少量Ca2+、Mg2+杂质）、氨、石灰石等为原料，可以制备Na2CO3．请回答：
（1）在处理粗盐水的过程中，可加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，则所得滤渣的成分除过量的沉淀剂外还有CaCO3、Mg（OH）2．
（2）将CaO投入含有大量的NH4Cl的母液中，能生成可循环使用的NH3，该反应的化学方程式是2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O．
（3）向饱和食盐水中首先通入的气体是NH3，过程Ⅲ中生成NaHCO3晶体的反应的化学方程式是NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
（4）碳酸钠晶体失水的能量变化示意图如下：
Na2CO3•H2O （s） 脱水反应的热化学方程式是Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73kJ•mol-1．
（5）产品纯碱中常含有NaCl．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b g固体．则该产品中Na2CO3的质量分数是$\frac{16（b-a）}{11a}$×100%．
Ⅱ．电解饱和食盐水所得气体X，可应用于提取溴单质．请回答：
（1）气体X的化学式为Cl2，反应Ⅱ的化学方程式为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4．
（2）在母液苦卤中含有较多的NaCl、KCl、MgCl2、MgSO4等物质．用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），实验过程中应测定的数据有苦卤样品的体积、Mg（OH）2沉淀的质量．
（3）电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水，当浓度下降到20%时，收集到氯气的物质的量为97.7mol（溶于溶液中的氯气忽略不计，计算结果保留一位小数）．

分析 由流程可知，海水晒盐分离出粗盐和母液苦卤，粗盐水加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，生成碳酸钙、氢氧化镁沉淀，过滤得到精盐水，蒸发浓缩得到饱和食盐水，向食盐水中先通氨气，再通二氧化碳，反应生成碳酸氢钠和氯化铵，碳酸氢钠分解得到Na2CO3；母液苦卤浓缩后，通氯气可氧化溴离子，溴单质与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，最后再利用氯气与HBr反应得到溴．
Ⅰ．（1）钙离子会与碳酸根离子生成沉淀，镁离子会与氢氧根离子生成沉淀；
（2）生石灰和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和氯化铵反应生成氨气；
（3）食盐、氨气、水和二氧化碳发生化学反应，生成碳酸氢铵和氯化铵，据此书写化学方程式；
（4）根据碳酸钠晶体失水的能量变化示意图可知：Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）△H=+532.36 kJ•mol-1①，Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3•H2O（s）+9H2O（g）△H=+473.63 kJ•mol-1②，结合盖斯定律可知由①-②得Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）；
（5）根据Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑进行计算；
Ⅱ．（1）由流程可知，X为Cl2，具有氧化性，能将溴离子氧化为溴单质；反应II中发生溴与二氧化硫的氧化还原反应；
（2）用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），应知道溶液的体积及Mg元素的质量；
（3）电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水，当浓度下降到20%时，结合2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2NaOH计算参加反应的NaCl，然后计算收集到氯气．

解答 解：由流程可知，海水晒盐分离出粗盐和母液苦卤，粗盐水加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，生成碳酸钙、氢氧化镁沉淀，过滤得到精盐水，蒸发浓缩得到饱和食盐水，向食盐水中先通氨气，再通二氧化碳，反应生成碳酸氢钠和氯化铵，碳酸氢钠分解得到Na2CO3；母液苦卤浓缩后，通氯气可氧化溴离子，溴单质与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，最后再利用氯气与HBr反应得到溴．
Ⅰ．（1）加入石灰乳和纯碱作为沉淀剂，发生Ca2++CO32-=CaCO3↓、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，则所得滤渣的成分除过量的沉淀剂外还有CaCO3、Mg（OH）2，
故答案为：CaCO3、Mg（OH）2；
（2）向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，发生的反应有H2O+CaO=Ca（OH）2、Ca（OH）2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2，最终产物为氯化钙、氨气，其中氨气可再利用；
故答案为：2NH4Cl+CaO=CaCl2+2NH3↑+H2O；
（3）因二氧化碳在水中的溶解度小，氨气极易溶于水，所以向饱和食盐水中首先通入NH3，且过程Ⅲ中生成NaHCO3晶体的反应的化学方程式是NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，碳酸氢钠的溶解度小，反应后以晶体形式析出，
故答案为：NH3；NH3+H2O+CO2+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
（4）根据碳酸钠晶体失水的能量变化示意图可知：Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3（s）+10H2O（g）△H=+532.36 kJ•mol-1①，Na2CO3•10H2O（s）=Na2CO3•H2O（s）+9H2O（g）△H=+473.63 kJ•mol-1②，由①-②得Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73 kJ•mol-1，
故答案为：Na2CO3•H2O（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）△H=+58.73 kJ•mol-1；
（5）产品纯碱中常含有NaCl，取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，发生Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，得b g固体为NaCl，设碳酸钠的物质的量为x，
       Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑          
       1              2           
       x              2x                                             
混合物质量：117x+a-106x=b，解得x=$\frac{b-a}{11}$mol，该产品中Na2CO3的质量分数$\frac{16（b-a）}{11a}$×100%，
故答案为：$\frac{16（b-a）}{11a}$×100%；
Ⅱ．惰性电极电解饱和食盐水，发生2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，氢气在a电极产生，生成的NaOH与镁离子反应，氯气在b电极生成后在B中与硫化钠发生氧化还原反应；
（1）由流程可知，X为Cl2，具有氧化性，能将溴离子氧化为溴单质；反应II中发生溴与二氧化硫的氧化还原反应，该离子反应为SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4，
故答案为：Cl2；SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4；   
（2）用沉淀法测定苦卤中镁元素的含量（g/L），应知道溶液的体积及Mg元素的质量，则需测定苦卤样品的体积、Mg（OH）2沉淀的质量，
故答案为：苦卤样品的体积、Mg（OH）2沉淀的质量；
（3）电解200kg 质量分数为25%的饱和食盐水，当浓度下降到20%时，设参加反应的NaCl为2xmol，
由2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑，
   2x                   x     x
则$\frac{200000×25%-2x×58.5g/mol}{200000-2g/mol×x-71g/mol×x}$=20%，解得x=97.7mol，收集氯气的物质的量为97.7mol，故答案为：97.7mol．

点评 本题考查较综合，为高考中常见的考查方式，涉及海水资源利用、流程分析、混合物分离提纯等，侧重分析、推断、计算能力的综合考查，注意电解原理及离子的放电顺序、离子之间的反应进行计算，题目难度中等．

练习册系列答案
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19．如图是一套电化学装置，a、b、c、d都是石墨电极，对其有关说法错误的是（　　）
A．装置A是原电池，装置B是电解池
B．反应一段时间后，装置B中溶液PH增大
C．a口若消耗1molCH4，d口可产生4mol气体
D．a口通入C2H6时的电极反应为　C2H6-14e-+18OH-═2CO32-+12H2O
20．某化学兴趣小组用如图所示装置进行实验，探究硝酸与铁反应的产物．

查阅资料得知：
Ⅰ在浓硝酸和活泼金属反应过程中，随着硝酸浓度的降低，其生成的产物有+4、+2、-3价等氮的化合物．
Ⅱ常温时，NO2与N2O4同时存在；在低于0℃时，几乎只有无色的N2O4的晶体存在．
请回答下列问题：
（1）装置中各仪器装入试剂后，接下来由先至后的操作顺序为CADB．
A．通入N2     B．滴入浓HNO3     C．打开活塞K1    D．关闭活塞K1
（2）装置A中，滴入浓硝酸加热前没有明显现象的原因是常温时，铁遇浓硝酸形成致密氧化膜，阻止反应进一步发生．
（3）反应结束后，打开装置D中的活塞K2，并通入氧气，铁完全溶解于浓硝酸后生成的NO2气体中含有NO的现象为D瓶内气体由无色变为红棕色．装置D中发生的反应的化学方程式为2NO+O2═2NO2．
（4）C装置的作用是把NO2全部转化为N2O4晶体，避免在D装置中对NO的验证产生干扰．
（5）反应停止后，装置A中无固体剩余．证明装置A的溶液中是否含有Fe2+，选择的药品是c．（填序号）
a．铁粉   b．氯水    c．KMnO4溶液    d．硫氰化钾溶液
（6）检验是否生成-3价氮的化合物，应进行的实验操作、现象及结论是取少量反应后A中溶液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸接近试管口．若试纸变蓝，则A中生成NH4+．
17．在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存．一定温度下，向1L 0．l mol•L-1 CH3 COOH溶液中加入少量CH3COONa固体．
（1）CH3 COOH溶液的电离平衡向左移动（填“向左”、“向右”或“不”），溶液中$\frac{c（C{H}_{3}CO{O}^{-}）}{c（C{H}_{3}COOH）}$增大（填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）若该溶液呈酸性，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为：c（CH3COO-）＞c（H+）＞c（Na+）＞c（OH-）．
4．下列有关物质检验的实验结论中正确的组合是（　　）
实验操作现象实验结论
①将某气体通入品红溶液中品红溶液褪色该气体一定是SO2
②将无色气体通入溴水中溴水的黄色褪去该气体可能是乙烯
③向某溶液中滴入两滴KSCN溶液溶液不显红色该溶液一定含有Fe2+
另取该溶液少许，先滴入氯水，再
滴入KSCN溶液		溶液为红色
④向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡
溶液		有白色沉淀产生该溶液中可能含有SO42-
⑤将木炭和浓硫酸反应生成的气体通入
澄清石灰水中		有白色沉淀生成该气体一定是CO2
A．②④B．②③④C．①③⑤D．①②③④⑤
14．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增加．相关信息如下表所示，根据推断回答下列问题：（答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示）
AA的一种单质在自然界中硬度最大
BB元素的第一电离能比同周期相邻两个元素都大
C同周期中，C元素的最高价氧化物对应的水化物的碱性最强
DD的基态原子M层电子数是K层的2 倍
EE与C位于不同周期，E原子核外最外层电子数与C相同，其余各层电子均充满
（1）E在周期表中位于第四周期第ⅠB族
（2）A、B、D三种元素电负性由大到小排列顺序为N＞C＞Si
（3）A和B的最简单氢化物中沸点较高的NH3．原因是NH3分子间存在氢键．
（4）已知：
①AH4（g）+2BO2（g）-B2（g）+AO2（g）+2H2O（g）   H1=-867kJ•mol-1
②2BO2（g）-B2 O4（g）   H2=-56.9kJ•mol-1
写出AH4和B2O4反应的热化学方程式CH4（g）+N2O4（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-810.1kJ/mol．
1．如图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体．下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是（　　）
A．碳酸钙和稀盐酸B．二氧化锰和浓盐酸
C．锌粒和稀硫酸D．碱石灰和浓氨水
18．含氮的物质丰富多彩
（1）从分子结构上看，氮与碳有很多对应的物质（如甲烷跟氨气对应），请找出下列含碳化合物对应的含氮物质：C2H4N2H2C2H2N2．
（2）化学式为N4的分子结构等同于白磷，N4中每个原子满足最外层8e-结构．则1个N4中含有6NA对共用电子对．
（3）某化合物的焰色反应为黄色，根据质谱分析它的相对分子质量为39且与水反应能生成氨气．则该化合物中存在的化学键类型为离子键、共价键，其与过量盐酸反应的化学方程式为NaNH2+2HCl=NaCl+NH4Cl．
（4）某化合物A是一种易溶于水的不含结晶水的盐，溶于水后可完全电离出三种中学化学常见离子，其中有两种是10电子的阳离子．用A进行如下实验：取2.370gA溶于蒸馏水配成溶液；向该溶液中逐滴加入一定量的氢氧化钠溶液，过程中先观察到产生白色沉淀B，后产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体C，气体不再产生时沉淀开始溶解，当沉淀恰好完全溶解时共用去氢氧化钠的物质的量为0.050mol．回答下列问题：
①化合物A的化学式为NH4Al（SO4）2；请设计实验方案验证A中阴离子取少量A的溶液于试管中，加入足量的稀盐酸酸化，再加入氯化钡，若有白色沉淀生成，说明A中的阴离子为硫酸根离子；
②请写出足量气体C与氯气发生氧化还原反应的化学方程式3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl．
19．下列单质或化合物性质的描述正确的是（　　）
A．Na2CO3的溶解性比NaHCO3小
B．SiO2与酸、碱均能反应，属于两性氧化物
C．NO2溶于水时发生氧化还原反应
D．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3

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