Question

海洋中有豐富的食品、礦產、能源、藥物和水產資源，如圖為海水利用的部分過程．

回答下列有關問題．
（1）下列有關說法正確的是

 

．
A．目前國際上主要使用蒸餾法的“海水淡化”技術，得高純度淡水
B．用澄清的石灰水可鑒別NaHCO₃和Na₂CO₃
C．在第③、④、⑤步驟中，溴元素均被氧化
D．工業上通過電解飽和NaCl溶液制取金屬鈉
（2）寫出第③步驟的化學反應方程式

 

．
（3）工業上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產品，又稱為“氯堿工業”． 氯氣的工業制取裝置如圖1，回答：
①若飽和食鹽水中含有酚酞，通電后

 

（填a或b）側先變紅．
②電解反應的化學方程式為

 

．
③氯氣制成氯水，用玻璃棒蘸取新制氯水滴在pH試紙中部，觀察到的現象是

 

．

（4）工業上以NaCl、NH₃、CO₂等為原料先制得NaHCO₃，進而生產出純堿．有關反應的化學方程式為：
NH₃+CO₂+H₂O═NH₄HCO₃；
NH₄HCO₃+NaCl═NaHCO₃↓+NH₄Cl；
2NaHCO₃

△   .

Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O
某活動小組根據上述制堿原理，進行碳酸氫鈉的制備實驗．
①一位同學將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如圖3所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）．試回答下列有關問題：

Ⅰ、乙裝置中的試劑是

 

，其作用是

 

．
Ⅱ、丁裝置中稀硫酸的作用是

 

．
Ⅲ、實驗結束后，分離出NaHCO₃ 晶體的操作是

 

（填分離操作的名稱），該操作所需要的玻璃儀器有

 

．
②碳酸氫鈉受熱所得固體12.28g與足量的石灰水充分反應，所得沉淀經洗滌、干燥質量為12.00g，則所得固體中碳酸鈉的質量分數為

 

．
③請你再設計出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法：

 

．

Answer 1

分析：I．（1）A．采用蒸餾的方法能得高純度淡水；
B．澄清石灰水和NaHCO₃、Na₂CO₃反應都生成沉淀；
C．溴元素失電子時被氧化；
D．工業上通過電解熔融NaCl制取金屬鈉；   
（2）氯氣具有強氧化性，能和溴化鈉發生置換反應；
（3）用鐵作陰極、石墨作陽極電解飽和氯化鈉溶液，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，同時陰極附近有氫氧根離子生成，無色酚酞遇堿變紅色；
氯氣和水反應生成次氯酸和鹽酸，酸能使pH試紙變紅色，次氯酸有漂白性；
（4）①（Ⅰ）氯化氫具有揮發性，碳酸鈣和稀鹽酸反應放出熱量，導致二氧化碳中含有氯化氫氣體，可以用飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫；
（Ⅱ）稀硫酸具有酸性，能吸收堿性氣體；
（Ⅲ）分離不溶性固體和溶液采用過濾的方法，根據儀器的作用選取儀器； 
②NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O+NaOH、Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH，根據碳原子、固體質量計算碳酸鈉和碳酸氫鈉的物質的量，最后根據質量分數公式計算；
③碳酸氫銨的溶解性大于碳酸氫鈉，燒堿或碳酸鈉和過量二氧化碳反應生成碳酸氫鈉．

解答：解：I．（1）A．將水進行蒸餾時，蒸氣中只有水蒸氣，所以目前國際上主要使用蒸餾法的“海水淡化”技術，得高純度淡水，故正確；
B．澄清石灰水和NaHCO₃、Na₂CO₃反應都生成沉淀，反應現象相同，所以無法鑒別，故錯誤；
C．．③中溴元素被氧化生成溴、④溴被還原生成氫溴酸、⑤氫溴酸被氧化生成溴，故錯誤；
D．工業上通過電解熔融NaCl制取金屬鈉，電解氯化鈉溶液時，陰極上得到氫氣，所以得不到鈉，故錯誤；  
故選A；  
（2）③中氯氣具有強氧化性，溴化鈉具有還原性，二者發生氧化還原反應生成溴和氯化鈉，反應方程式為2 NaBr+Cl₂=2NaCl+Br₂，故答案為：2 NaBr+Cl₂=2NaCl+Br₂；
（3）①若飽和食鹽水中含有酚酞，通電后，鐵電極上氫離子放電生成氫氣、石墨電極上氯離子放電生成氯氣，同時鐵電極附近有氫氧化鈉生成，無色酚酞試液遇堿變紅色，所以鐵電極附近溶液呈紅色，故答案為：a；
②陽極上生成氯氣、陰極上生成氫氣，同時陰極附近生成氫氧化鈉，所以電池反應式為2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑； 
③氯氣和水反應生成次氯酸和鹽酸，酸能使pH試紙變紅色，次氯酸有漂白性，所以看到的現象是B，故選B；
（4）①（Ⅰ）氯化氫具有揮發性，碳酸鈣和稀鹽酸反應放出熱量，促進氯化氫揮發，導致二氧化碳中含有氯化氫氣體，碳酸氫鈉和二氧化碳不反應，和氯化氫反應生成氯化鈉和二氧化碳，所以可以用飽和碳酸氫鈉溶液除去氯化氫，故答案為：飽和碳酸氫鈉溶液；除去CO₂中的HCl氣體；
（Ⅱ）未溶解的氨氣會通過導管進入尾氣處理裝置，稀硫酸具有酸性，能吸收氨氣，所以稀硫酸的作用是吸收未反應的氨氣，故答案為：吸收未反應完的NH₃；
（Ⅲ）分離不溶性固體和溶液采用過濾的方法，所以分離出NaHCO₃ 晶體的操作是過濾，過濾時用燒杯盛放溶液，用漏斗進行過濾，用玻璃棒引流，故答案為：過濾；玻璃棒、漏斗、燒杯； 
②反應生成的碳酸鈣物質的量=

12.00g

100g/mol

=0.12mol，
設加熱后的固體12.28g中含碳酸鈉物質的量x，碳酸氫鈉物質的量為y，
則

x+y=0.12 106x+84y=12.28

解得

x=0.1 y=0.02

，
所以所得固體中碳酸鈉的質量分數=

0.1mol×106g/mol

12.28g

×100%=86.3%（或0.863），
故答案為：86.3%（或0.863）；
③碳酸氫銨的溶解性大于碳酸氫鈉，可以用碳酸氫銨與適量飽和食鹽水反應制取碳酸氫鈉，也可以向燒堿或碳酸鈉溶液與中通入過量二氧化碳制取碳酸氫鈉，
故答案為：用碳酸氫銨與適量飽和食鹽水反應（或往燒堿溶液中通入過量CO₂；往飽和Na₂CO₃溶液中通入過量CO₂等）．

點評：本題考查了海水資源的開發和利用、氯堿工業，明確氯堿工業原理、海水資源的綜合利用原理是解本題關鍵，該題綜合性較強，同時考查學生對元素化合物知識掌握程度，題目難度中等．