Question

【題目】（1）海水中有豐富的食鹽資源，工業上以粗食鹽水（含少量Ca2+、Mg2+雜質）、氨、石灰石等為原料，可以制備Na2CO3。流程如下：

請回答：

①粗鹽精制過程中加入的沉淀劑是石灰乳和純堿，加入順序是_____。

②上述流程中循環使用的物質是____。

③上圖中制得的飽和食鹽水還可用于氯堿工業，NaCl 溶液的電解產物可用于生產鹽酸、漂白粉、氫氧化鈉等產品。工業上電解飽和食鹽水的離子方程式為_____。

④氨氣可用電解法合成，其原料轉化率大幅度提高， 有望代替傳統的工業合成氨工藝。電解法合成氨的兩種原理及裝置如圖 1 和圖 2 所示。

圖 1 中，a 電極上通入的X 為_____。圖 2 中，d 電極上的電極反應式為_________。

（2）海水中有豐富的鋰資源，我國科學家研發出利用太陽能從海水中提取金屬鋰的技術，提取原理如圖 3 所示：

圖 3

①金屬鋰在電極_____（填“A”或“B”）上生成。

②陽極產生兩種氣體單質，電極反應式是_____。

③某種鋰離子二次電池的總反應為：FePO4(s)+Li(s) LiFePO4(s) ， 裝置如下圖所示（a 極材料為金屬鋰和石墨的復合材料）。下列說法不正確的是_____。

A．圖中 e－及 Li+移動方向說明該電池處于放電狀態

B．該電池中a 極不能接觸水溶液

C．充電時 a 極連接外接電源的正極

D．充電時，b 極電極反應式為：LiFePO4－e-= Li++ FePO

Answer 1

【答案】先加入石灰乳，再加入純堿 NH3、CO2 2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ H2 N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2- A 2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑ C

【解析】

（1）由流程圖可知，向粗鹽水先加入石灰乳，再加入純堿，鎂離子和鈣離子先后轉化為氫氧化鎂沉淀和碳酸鈣，過濾得到精鹽水，蒸發濃縮得到飽和食鹽水；石灰石煅燒發生分解反應生成氧化鈣和二氧化碳，向飽和食鹽水中先通入氨氣，再通如石灰石分解生成的二氧化碳，氯化鈉、氨氣和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉和氯化銨，過濾得到碳酸氫鈉晶體和母液，碳酸氫鈉固體受熱發生分解反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水，反應生成的二氧化碳通入飽和食鹽水中循環使用，向母液中加入石灰石分解生成的氧化鈣，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水，反應生成的氨氣通入飽和食鹽水中循環使用；

（2）由電子的移動方向可知，電子流入的一極電極A為電解池的陰極，海水中的鋰離子經過鋰離子交換膜進入有機電解液中，在陰極上得到電子發生還原反應生成鋰，電子流出的一極B極為電解池的陽極，海水中的氯離子和氫氧根離子在陽極上失去電子發生氧化反應生成氯氣和氧氣。

（1）①加入石灰乳的目的是除去溶液中的鎂離子，但過量的石灰乳會引入鈣離子，所以應先加入石灰乳除去溶液中鎂離子，再加入純堿除去溶液中的鈣離子，則沉淀劑加入的順序為先加入石灰乳，再加入純堿，故答案為：先加入石灰乳，再加入純堿；

②由流程圖可知，氯化鈉、氨氣和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉和氯化銨時，氨氣和二氧化碳做反應物，而碳酸氫鈉固體受熱發生分解反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水以及氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水時，氨氣和二氧化碳做生成物，則氨氣和二氧化碳可以循環使用，故答案為：NH3、CO2；

③工業上電解飽和食鹽水制得氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解的離子方程式為2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，故答案為：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑

④由圖1可知，與電源負極相連的b極為電解池的陰極， 通入的氮氣在陰極上得到電子發生還原反應生成氨氣，則與電源正極相連的a極是電解池的陽極，通入的氫氣在陽極失去電子發生氧化反應生成氫離子；由圖2可知，與電源正極相連的c極是電解池的陽極，氧離子在陽極上失去電子發生氧化反應生成氧氣，與電源負極相連的d極為電解池的陰極，氮氣在陰極上得到電子發生還原反應生成氨氣，電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，故答案為：H2；N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-；

（2）①由電子的移動方向可知，電子流入的一極電極A為電解池的陰極，海水中的鋰離子經過鋰離子交換膜進入有機電解液中，在陰極上得到電子發生還原反應生成鋰，故答案為：A；

②海水中含有大量的氯離子，氯離子在陽極失去電子發生氧化反應生成氯氣，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，海水中還存在氫氧根離子，氫氧根離子在陽極上失去電子發生氧化反應生成氧氣，電極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑，故答案為：2Cl--2e-=Cl2↑、4OH--4e-=2H2O+O2↑；

③A．由圖中e-及Li+移動方向，則發生Li-e-=Li+，所以該電池處于原電池放電狀態，故A正確；

B．a極為Li易與水發生反應，所以該電池中a極不能接觸水溶液，故B正確；

C．放電時，負極反應式為Li-e-=Li+，則a為負極，充電時a極連接外接電源的負極，故C錯誤；

D．放電時，b極反應式為FePO4+Li++e-═LiFePO4，則充電過程中，b極電極反應式為：LiFePO4-e-═Li++FePO4，故D正確；

C不正確，故答案為：C。