Question

5．《科学》曾评出10大科技突破，其中“火星上‘找’到水的影子”名列第一．水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质．水质优劣直接影响人体健康．海洋是化学资源宝库，海洋资源的综合利用具有广阔的前景．人类把海水淡化，就可以得到大量的饮用水，常规蒸馏法，技术和工艺比较完备，但也存在较大缺陷，大量推广离子交换法和电渗析法．
（1）天然水在净化处理过程中加入明矾做混凝剂，其净水作用的原理是Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃（胶体）+3H⁺（用离子方程式表示）
（2）家庭用水可以用肥皂水检验其硬度，因为高级酯肪酸钠能与硬水中的钙离子、镁离子形成硬脂酸钙、硬脂酸镁沉淀．家用净水器中装有活性炭和阳离子交换树脂（NaR），用过的阳离子交换树脂放入食盐水中可再生．
（3）电渗析法淡化海水的示意图如图所示，其中阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过．阳极的主要电极反应式是2Cl^--2e^-═Cl₂↑．在阴极附近加入无色酚酞，看到的现象是阴极附近溶液变红色，有无色气体放出．淡水的出口为b（填“a”“b”或“c”）．
（4）利用海水制得的食盐，制取纯碱的简要过程如下：向饱和食盐水中先通入气体A，后通入气体B，充分反应后过滤得到晶体C和滤液D，将晶体C灼烧即可制得纯碱．
①滤出晶体C后，从滤液D中提取氯化铵有两种方法：
方法一、通入氨，冷却、加食盐，过滤；
方法二、不通氨，冷却、加食盐，过滤．
对两种方法的评价正确的是（选填编号）ad．
a．方法一析出的氯化铵纯度更高          b．方法二析出的氯化铵纯度更高
c．方法一的滤液可直接循环使用          d．方法二的滤液可直接循环使用
②提取的NH₄Cl中含有少量Fe²⁺、SO₄^2-．将产品溶解，加入H₂O₂，加热至沸，再加入BaCl₂溶液，过滤，蒸发结晶，得到工业氯化铵．加热至沸的目的是使Fe³⁺完全水解为Fe（OH）₃．滤渣的主要成分是Fe（OH）₃、BaSO₄．

Answer 1

分析 （1）明矾可水解生成具有吸附性的胶体；
（2）肥皂中含有高级酯肪酸钠，能与钙离子生成沉淀；用过的阳离子交换树脂中钠离子被钙、镁离子交换掉了，要再生可以放在食盐中，将钙镁离子再换成钠离子；
（3）依据电渗析法淡化海水示意图分析，阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过．所以阳极上是阴离子失电子发生氧化反应，海水中的氯离子失电子生成氯气；阴极是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大；在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以水在b处流出；
（4）①滤液D中含有碳酸氢钠和氯化铵，a．方法一通入氨，使溶液中的碳酸氢钠生成碳酸钠，再加食盐，过滤，析出的氯化铵纯度更高；
b．方法二没有通氨气，冷却、加食盐，过滤，析出的氯化铵中会有碳酸氢钠，纯度不高；
c．方法一的滤液含有碳酸钠不可直接循环使用；          
d．方法二的滤液主要成分还是碳酸氢钠和氯化铵，还有氯化钠，可直接循环使用；
②提取的NH₄Cl中含有少量Fe²⁺、SO₄^2-．将产品溶解，加入H₂O₂，将亚铁离子氧化成铁离子，加热至沸，促使铁离子水解生成氢氧化铁沉淀，再加入BaCl₂溶液，使硫酸根离子沉淀，过滤，蒸发结晶，得到工业氯化铵，据此答题；

解答 解：（1）然水在净化处理过程中加入明矾做混凝剂，因明矾水解生成具有吸附性的胶体，反应的离子方程式为Al³⁺+3H₂O?Al （OH）₃（胶体）+3H⁺，
故答案为：Al³⁺+3H₂O?Al （OH）₃（胶体）+3H⁺；
（2）肥皂中含有高级酯肪酸钠，能与硬水中的钙离子、镁离子形成硬脂酸钙、硬脂酸镁沉淀；用过的阳离子交换树脂中钠离子被钙、镁离子交换掉了，要再生可以放在食盐中，将钙镁离子再换成钠离子，
故答案为：高级酯肪酸钠能与硬水中的钙离子、镁离子形成硬脂酸钙、硬脂酸镁沉淀；食盐水；
（3）依据电渗析法淡化海水示意图分析，阴（阳）离子交换膜仅允许阴（阳）离子通过，所以阳极上是阴离子失电子发生氧化反应，海水中的氯离子失电子生成氯气，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大，在阴极附近加入无色酚酞，可以看到阴极附近溶液变红色，有无色气体放出；在电渗析法淡化海水示意图中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，所以水在b处流出，
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；阴极附近溶液变红色，有无色气体放出；b；
（4）①滤液D中含有碳酸氢钠和氯化铵，a．方法一通入氨，使溶液中的碳酸氢钠生成碳酸钠，再加食盐，过滤，析出的氯化铵纯度更高，故a正确；
b．方法二没有通氨气，冷却、加食盐，过滤，析出的氯化铵中会有碳酸氢钠，纯度不高，故b错误；
c．方法一的滤液含有碳酸钠不可直接循环使用，故c错误；          
d．方法二的滤液主要成分还是碳酸氢钠和氯化铵，还有氯化钠，可直接循环使用，故d正确；
故选ad；
②提取的NH₄Cl中含有少量Fe²⁺、SO₄^2-．将产品溶解，加入H₂O₂，将亚铁离子氧化成铁离子，加热至沸，促使铁离子水解生成氢氧化铁沉淀，再加入BaCl₂溶液，使硫酸根离子沉淀，过滤，蒸发结晶，得到工业氯化铵，所以滤渣的主要成分是，
故答案为：使Fe³⁺完全水解为Fe（OH）₃；Fe（OH）₃、BaSO₄．

点评 本题以海水资源开发利用为载体，考查了粗盐的提纯、水的净化、硬水的软化、电解食盐水等，是对知识的综合应用，难度中等．