Question

工業上對海水資源綜合開發利用的部分工藝流程如圖1所示．

（1）粗鹽中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質，粗制后可得飽和NaCl溶液，精制時通常在溶液中依次中加入過量的BaCl₂溶液、過量的NaOH溶液和過量的Na₂CO₃溶液，過濾后向濾液中加入鹽酸至溶液呈中性．請寫出加入Na₂CO₃溶液后相關化學反應的離子方程式：

Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；

．
（2）本工藝流程中先后制得Br₂、CaSO₄、Mg（OH）₂，能否按Br₂、Mg（OH）₂、CaSO₄的順序制備？

否

（填“能”或“否”），原因是

如果先沉淀Mg（OH）₂，則沉淀中會夾雜有CaSO₄沉淀，產品不純

．
（3）氯化鈉是重要的氯堿工業化工的原料．電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽．離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是

B

．
A．Cl^-      B．Na⁺       C．OH^-        D．Cl₂
（4）飽和食鹽水電解時與電源正極相連的電極上發生的反應為

氧化反應，2Cl^--2e^-=Cl₂↑

，與電源負極線連的電極附近溶液pH

變大

（變大、不變、變小）．
（5）氯化鈉的可用于生產純堿，我國化學家侯德榜改革國外生產工藝，生產流程簡要表示如圖2：

①上述生產純堿的方法稱

聯合制堿法

，副產品的一種用途為

做化肥

．
寫出上述流程中X物質的分子式

CO₂

．使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了

Ⅰ

（填上述流程中的編號）的循環．從沉淀池中取出沉淀的操作是

過濾

．
②合成氨原料氣中氮氣制備的方法之一為

液態空氣依據沸點分離

，另一原料氣氫氣的制取化學方程式為

C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，CO+H₂O

高溫  .

CO₂+H₂

．
③沉淀池中發生的化學反應方程式是

NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓

．要實現該反應，你認為應該如何操作：

向氨化的飽和氯化鈉溶液中通入二氧化碳氣體得到碳酸氫鈉晶體

；
④為檢驗產品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加

用硝酸酸化的硝酸銀，觀察產生白色沉淀

．

Answer 1

分析：（1）Na₂CO₃可以把過量的鋇離子轉化為沉淀，同時能夠和鈣離子結合生成沉淀；
（2）根據若先沉淀Mg（OH）₂，則沉淀中會夾雜有CaSO₄沉淀；硫酸鈣屬于微溶物，可以先使其沉淀下來，在沉淀鎂離子，若先沉淀鎂離子，則會有部分硫酸鈣摻雜在氫氧化鎂中，使固體不純；
（3）電解飽和食鹽水水時為了提高產率，通常將中間加入離子膜，只允許陽離子和水分子通過，電解飽和食鹽水時兩極都可以用石墨做電極；
（4）電解池中陽極和電源正極相連發生氧化反應，陰極和電源負極相連，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，破壞了陰極附近水的電離平衡，氫氧根離子濃度增大；
（5）①據聯合制堿法的原料為氨氣、二氧化碳和飽和氯化鈉，反應式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；主要的副產物為氯化銨，需要考慮氯化銨的回收利用，要提高原料的利用率，可以用循環使用的方法，結合流程圖中的反應過程分析判斷；
②分離液態空氣制得氮氣；碳和水蒸氣反應生成氫氣；
③沉淀池中發生的化學反應為飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳析出碳酸氫鈉晶體，反應方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，
④檢驗氯離子的方法為用硝酸酸化的硝酸銀來檢驗，若出現氯化銀沉淀則說明有氯離子存在等知識點來解題．

解答：解：（1）Na₂CO₃可以把過量的鋇離子轉化為沉淀：Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，Na₂CO₃可以和鈣離子結合生成沉淀：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；
故答案為：Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；
（2）工藝流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg（OH）₂，不能沉淀Mg（OH）₂，硫酸鈣為微溶物，如果先沉淀Mg（OH）₂，則沉淀中會夾雜有CaSO₄沉淀，使產品不純．
故答案為：否．如果先沉淀Mg（OH）₂，則沉淀中會夾雜有CaSO₄沉淀，產品不純；
（3）電解飽和食鹽水，用石墨做電極，電解槽離子膜或隔膜，允許陽離子（或Na⁺）和水分子通過，不允許陰離子通過；陽極生成氯氣，
故答案為：B；
（4）飽和食鹽水電解時與電源正極相連的電極上發生的反應為溶液中氯離子失電子發生氧化反應，2Cl^--2e^-=Cl₂↑；陰極和電源負極相連，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，破壞了陰極附近水的電離平衡，氫氧根離子濃度增大；與電源負極相連的電極附近溶液PH增大；
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；增大；
（5）①目前工業制堿方法有二：氨堿法和聯合制堿法．題中方法由我國侯德邦所創，稱為侯氏制堿法，也稱為聯合制堿法，反應方程式為NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，得到碳酸氫鈉同時得到氯化銨，故副產物為氯化銨，氯化銨可用來制作化肥，在聯合制堿法中二氧化碳是反應的原料同時也是反應的副產物，可以循環利用；因為氯化鈉最后剩余在母液中，所以循環I是氯化鈉的循環；分離沉淀的方法是過濾．
故答案為：聯合制堿法，做化肥；CO₂；I； 過濾
②合成氨原料氣中氮氣制備的方法之一是分離液態空氣方法分離得到氮氣，氫氣用碳和水蒸氣反應生成；反應化學方程式為：C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，CO+H₂O

高溫  .

CO₂+H₂；
故答案為：液體空氣分離方法，C+H₂O

高溫  .

CO+H₂，CO+H₂O

高溫  .

CO₂+H₂；
③從流程圖可以看出，沉淀池中加入的反應物有氨氣、二氧化碳、氯化鈉，根據生成物是碳酸氫鈉，可推出反應物有水，同時可知碳酸氫鈉為沉淀．
反應原理首先是氨氣、二氧化碳和水反應生成碳酸氫氨，然后碳酸氫氨和氯化鈉發生復分解反應交換成分生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨．為增大二氧化碳的吸收，應先向飽和氯化鈉飽和溶液中通入氨氣，再通入二氧化碳；
故答案為：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓或NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃，NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；向氨化的飽和氯化鈉溶液中通入二氧化碳氣體得到碳酸氫鈉晶體；
④檢驗產品碳酸鈉中是否含有氯化鈉即檢驗是否含氯離子，可以用硝酸酸化的硝酸銀，觀察到若產生白色沉淀則說明有氯化鈉存在，
故答案為：用硝酸酸化的硝酸銀，觀察產生白色沉淀；

點評：本題考查了電解飽和食鹽水的裝置，海水提取物質的先后順序，氯化鈉與粗鹽提純的步驟及注意事項以及化學方程式的書寫，離子檢驗方法的應用，同時還考查了電解池中氧化還原反應的有關知識，題目難度中等．