Question

以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如图所示．

（1）除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填序号）

 

．      
a．Na₂CO₃ b．NaOH    c．BaCl₂
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子有

 

．
（3）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．实验开始时，在两边同时各滴入几滴酚酞溶液，请回答以下问题：X极上的电极反应式是

 

，在X极附近观察到的现象是

 

；Y电极上的电极反应式是

 

，检验该电极反应产物的方法是

 

．电解NaCl溶液的离子方程式是

 

．

（4）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

 

．
（5）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通入氢气的电极为

 

（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为

 

．
②石墨电极为

 

（填“阳极”或“阴极”），反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，

 

区（填“铁极”或“石墨极”）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，硫酸铜溶液浓度将

 

，（填“增大”“减小”或“不变”）．纯铜电极上的电极反应式为

 

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

 

；丙装置中阴极析出铜的质量为

 

．

Answer 1

考点：海水资源及其综合利用,原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）用氯化钡可以除去硫酸钠，用氢氧化钠可以除去氯化镁，用碳酸钠可以除去氯化钙和过量的氯化钡；
（2）酸性条件下，碳酸根离子和氢氧根离子能被除去；
（3）X电极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成氢氧根离子，溶液碱性增强，无色酚酞试液遇碱变红色；Y电极上氯离子放电生成氯气，氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；
（4）生石灰和水反应生成氢氧化钙，氢氧化钙和铵根离子反应生成氨气；
（5）①燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
②石墨电极为阳极，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；
③丙装置为粗铜的电解精炼，溶解的粗铜小于析出的铜质量，导致溶液中硫酸铜浓度降低；
④根据串联电路中转移电子相等进行计算．

解答： 解：（1）加入氢氧化钠溶液时，能和氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，从而除去氯化镁；加入氯化钡时，能和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，从而除去硫酸钠；加入碳酸钠溶液时，能和氯化钙、过量的氯化钡反应生成碳酸钙沉淀、碳酸钡沉淀和氯化钠，从而除去氯化钙和过量的氯化钡；过滤，向滤液中加入适量的稀盐酸时，可以把过量的氢氧化钠和碳酸钠除去．
以此类推，如果依次加入氯化钡溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液或依次加入氯化钡溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液，可以达到同样的目的，
故答案为：bca或bca或cab；
（2）酸性条件下，碳酸根离子和氢氧根离子都和氢离子反应，所以将滤液的pH调至酸性除去的离子有CO₃^2-和OH^-，故答案为：CO₃^2-和OH^-；
（3）电极上氢离子放电生成氢气，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，同时电极附近生成氢氧根离子，溶液碱性增强，无色酚酞试液遇碱变红色，所以看到的现象是：有无色气泡产生，溶液变红；Y电极上氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl^--2e^-=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，则证明有氯气生成，所以电池反应式为2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；有无色气泡产生，溶液变红；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；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；2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）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；
（5）①燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应为H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案为：负极；H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
②石墨电极为阳极，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：阳极；铁极；
 ③丙装置为粗铜的电解精炼，溶解的粗铜小于析出的铜质量，导致溶液中硫酸铜浓度降低，纯铜为阴极，阴极上铜离子放电，电极反应为Cu²⁺+2e^-═Cu，故答案为：减小；Cu²⁺+2e^-═Cu；
④串联电路中转移电子相等，当转移相等电子时消耗氧气体积与生成氢气体积之比为1：2，所以生成氢气体积为0.448L；转移电子的物质的量=

0.224L

22.4L/mol

×4=0.04mol，转移电子相等，则析出铜的质量=

0.04mol

2

×64g/mol=1.28g，
故答案为：0.448L；1.28 g．

点评：本题考查了海水资源综合利用、电解原理，明确阴阳极上放电离子先后顺序是解本题关键，再结合转移电子相等进行计算，注意除杂过程中除杂剂加入先后顺序，为学习难点．