海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表:
成分 | Na+ | K+ | Ca2+ | Mg2+ | Cl- | SO42- | HCO3- |
含量/mg·L-1 | 9 360 | 83 | 200 | 1 100 | 16 000 | 1 200 | 118 |
(1)电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术,其原理如下图所示。其中阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过。
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①阴极的电极反应式为__________________。
②电解一段时间,阴极区会产生水垢,其成分为CaCO3和Mg(OH)2,写出生成CaCO3的离子方程式______________________________________。
③淡水的出口为a、b、c中的________出口。
(2)海水中锂元素储量非常丰富,从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料,如LiFePO4电池某电极的工作原理如下图所示:
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该电池电解质为传导Li+的固体材料。放电时该电极是电池的________极(填“正”或“负”),电极反应式为______________________。
A、B、C三种强电解质,它们在水中电离出的离子如下表所示:
阳离子 | Na+、K+、Cu2+ |
阴离子 | SO42-、OH- |
如图1所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液,电极均为石墨电极。接通电源,经过一段时间后,测得乙中c电极质量增加了16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题:
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(1)M为直流电源的________极,b电极上发生的电极反应为________。
(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________________。
(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式:_________________________________。
(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态,需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)______________________________。