Question

海水占地球总储水量的97.2%．若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源．
（1）目前以下“技术“中可用于”海水淡化“的是

 

（填序号）．
①蒸馏法②膜分离法（电渗析、反渗透）③冷冻法④离子交换法
（3）工业上从海水提取NaCl可用来制取纯碱，其简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后，过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱．
①气体A、B是CO₂或NH₃的一种，则气体A应是

 

（填化学式）．
②滤液D中主要含有NH₄Cl、NaHCO₃的副产品NH₄Cl晶体，则通入NH₃的作用是

 

．
（3）氯碱工业是高耗能产业将电解池相组合的新工艺可以节（电）能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过

①图中X、Y分别是

 

、

 

（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小

 

；
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：

 

；负极：

 

；
③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）

 

、

 

．

Answer 1

考点：电解原理,海水资源及其综合利用,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,电化学专题

分析：（1）淡化海水，应将水与海水中的盐进行分离，常用方法有蒸馏、电渗析以及离子交换法等，以此解答；
（2）根据制取纯碱的原理：向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱；
①气体A、B是CO₂或NH₃的一种，则气体A应是氨气为了增大二氧化碳的反应量，更多生成碳酸氢钠；
②根据氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度；
（3）①根据阳离子交换膜的作用和燃料电池的工作原理来回答；
②根据燃料电池的工作原理来回答；
③根据燃料电池能将化学能转化为电能结合该方法来分析其优点之处．

解答： 解：（1）①蒸馏法②膜分离法（电渗析、反渗透）③冷冻法④离子交换法
①因水的沸点较低，可用蒸馏法得到蒸馏水，实现海水淡化的目的，故①正确
②利用膜分离法可使相应的离子通过半透膜以达到硬水软化的效果，故②正确；
③依据氯化钠和水的熔点不同，冷冻海水使之结冰，在液态海水变成固态冰的同时盐被分离出去，故③正确；
④通过离子交换树脂可以除去海水中的离子，从而达到淡化海水的目的，故④正确；
故答案为：①②③④；
（2）向饱和的氯化钠溶液中依次通入氨气、二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，加热碳酸氢钠晶体可制得纯碱；
①气体A应是氨气为了增大二氧化碳的反应量，更多生成碳酸氢钠，气体B为CO₂；
故答案为：NH₃；
②氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，
故答案为：氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根和氢氧根离子，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来，溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度；
（3）①在燃料电池中，氧气作正极，所以通入空气的极是正极，通入燃料的极是负极，即产生Y的极是阴极，所产生的是氢气，在X处产生的是氯气，氢氧燃料电池最后产生的是水，所以a%小于b%；
故答案为：Cl₂；H₂；a%小于b%；
②燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，即O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，正极是氧气发生得电子得还原反应，即H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
③燃料电池能将化学能转化为电能，所以燃料电池可以补充电解池消耗的电能，此外还可以提高产出碱液的浓度，降低能耗；
故答案为：燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度（降低能耗）．

点评：本题考查物质的分离、提纯，原电池原理分析应用，氯碱工业的有关知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高频考点，注意把握物质的性质的异同，为解答该题的关键，难度不大．