Question

海洋資源的開發與利用具有廣闊的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之間。某地海水中主要離子的含量如下表：

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）電滲析法是近年發展起來的一種較好的海水淡化技術，其原理如下圖所示。其中陰(陽)離子交換膜只允許陰(陽)離子通過。

①陰極的電極反應式為__________________。
②電解一段時間，陰極區會產生水垢，其成分為CaCO₃和Mg(OH)₂，寫出生成CaCO₃的離子方程式______________________________________。
③淡水的出口為a、b、c中的________出口。
（2）海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學電源的重要原料，如LiFePO₄電池某電極的工作原理如下圖所示：

該電池電解質為傳導Li^＋的固體材料。放電時該電極是電池的________極(填“正”或“負”)，電極反應式為______________________。

Answer 1

（1）①2H₂O＋2e^－=H₂↑＋2OH^－
②Ca^2＋＋OH^－＋HCO₃^-=CaCO₃↓＋H₂O
③b
（2）正　FePO₄＋e^－＋Li^＋=LiFePO₄

（1）①電解海水，陰極是H^＋得電子，而不是活潑金屬陽離子，2H₂O＋2e^－=H₂↑＋2OH^－。
②由于在陰極區H^＋不斷放電，破壞水的電離平衡，c(OH^－)增大，致使Ca^2＋＋OH^－＋HCO₃^-=CaCO₃↓＋H₂O。
③因為在陰極區除去Ca^2＋、Mg^2＋，所以淡水應b口出。
（2）放電時的電極反應式分別為負極：Li－e^－=Li^＋，
正極：FePO₄＋Li^＋＋e^－=LiFePO₄。