Question

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

 

．
（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

 

．
（3）向饱和食盐水中首先通入的气体是

 

，过程Ⅲ中生成NaHCO₃晶体的反应的化学方程式是

 

．
（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

 

．
（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

 

．
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

 

，反应II的化学方程式为

 

．
（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

 

．
（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

 

（溶于溶液中的氯气忽略不计，计算结果保留一位小数）．

Answer 1

考点：海水资源及其综合利用,化学方程式的有关计算

专题：

分析：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结合热效应解答；
（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；
（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，参加反应的NaCl为xmol，则

200000×25%-x×58.5g/mol

200000-2x-71x

×100%=20%．

解答： 解：Ⅰ、（1）钙离子会与碳酸根离子生成沉淀，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，镁离子会与氢氧根离子生成沉淀，Mg²⁺+2OH^-=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氨气体，碳酸氢钠的溶解度小，利用浓碳酸氢铵溶液与氯化钠固体发生复分解反应，
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^-1
①，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，Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑，得b g固体为NaCl，设碳酸钠的物质的量为X，根据方程式
       Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑          
               1              2           
               X              2x                                             
混合物质量：117x+a-106X=b，X=

b-a

11

mol，该产品中Na₂CO₃的质量分数

106(b-a)

11a

×100%，
故答案为：

106(b-a)

11a

×100%；
Ⅱ、惰性电极电解饱和食盐水，发生2NaCl+2H₂O

通电  .

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，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，参加反应的NaCl为2xmol，由2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，则

200000×25%-x×58.5g/mol

200000-2x-71x

×100%=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：本题主要考查了碳酸钠的制备，解题须熟练掌握侯氏制碱法的原理，电解原理及离子反应，明确电解原理及离子的放电顺序、离子之间的反应即可解答，题目较为综合，难度中等．