Question

工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如图1所示．

（1）粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质，粗制后可得饱和NaCl溶液，精制时通常在溶液中依次中加入过量的BaCl₂溶液、过量的NaOH溶液和过量的Na₂CO₃溶液，过滤后向滤液中加入盐酸至溶液呈中性．请写出加入Na₂CO₃溶液后相关化学反应的离子方程式：

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

．
（2）本工艺流程中先后制得Br₂、CaSO₄、Mg（OH）₂，能否按Br₂、Mg（OH）₂、CaSO₄的顺序制备？

否

（填“能”或“否”），原因是

如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，产品不纯

．
（3）氯化钠是重要的氯碱工业化工的原料．电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽．离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是

B

．
A．Cl^-      B．Na⁺       C．OH^-        D．Cl₂
（4）饱和食盐水电解时与电源正极相连的电极上发生的反应为

氧化反应，2Cl^--2e^-=Cl₂↑

，与电源负极线连的电极附近溶液pH

变大

（变大、不变、变小）．
（5）氯化钠的可用于生产纯碱，我国化学家侯德榜改革国外生产工艺，生产流程简要表示如图2：

①上述生产纯碱的方法称

联合制碱法

，副产品的一种用途为

做化肥

．
写出上述流程中X物质的分子式

CO₂

．使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了

Ⅰ

（填上述流程中的编号）的循环．从沉淀池中取出沉淀的操作是

过滤

．
②合成氨原料气中氮气制备的方法之一为

液态空气依据沸点分离

，另一原料气氢气的制取化学方程式为

C+H₂O

高温  .

CO+H₂，CO+H₂O

高温  .

CO₂+H₂

．
③沉淀池中发生的化学反应方程式是

NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓

．要实现该反应，你认为应该如何操作：

向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体得到碳酸氢钠晶体

；
④为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加

用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀

．

Answer 1

分析：（1）Na₂CO₃可以把过量的钡离子转化为沉淀，同时能够和钙离子结合生成沉淀；
（2）根据若先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀；硫酸钙属于微溶物，可以先使其沉淀下来，在沉淀镁离子，若先沉淀镁离子，则会有部分硫酸钙掺杂在氢氧化镁中，使固体不纯；
（3）电解饱和食盐水水时为了提高产率，通常将中间加入离子膜，只允许阳离子和水分子通过，电解饱和食盐水时两极都可以用石墨做电极；
（4）电解池中阳极和电源正极相连发生氧化反应，阴极和电源负极相连，溶液中氢离子得到电子生成氢气，破坏了阴极附近水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大；
（5）①据联合制碱法的原料为氨气、二氧化碳和饱和氯化钠，反应式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓；主要的副产物为氯化铵，需要考虑氯化铵的回收利用，要提高原料的利用率，可以用循环使用的方法，结合流程图中的反应过程分析判断；
②分离液态空气制得氮气；碳和水蒸气反应生成氢气；
③沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，
④检验氯离子的方法为用硝酸酸化的硝酸银来检验，若出现氯化银沉淀则说明有氯离子存在等知识点来解题．

解答：解：（1）Na₂CO₃可以把过量的钡离子转化为沉淀：Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，Na₂CO₃可以和钙离子结合生成沉淀：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；
故答案为：Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；
（2）工艺流程中先后制得Br₂、CaSO₄和Mg（OH）₂，不能沉淀Mg（OH）₂，硫酸钙为微溶物，如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，使产品不纯．
故答案为：否．如果先沉淀Mg（OH）₂，则沉淀中会夹杂有CaSO₄沉淀，产品不纯；
（3）电解饱和食盐水，用石墨做电极，电解槽离子膜或隔膜，允许阳离子（或Na⁺）和水分子通过，不允许阴离子通过；阳极生成氯气，
故答案为：B；
（4）饱和食盐水电解时与电源正极相连的电极上发生的反应为溶液中氯离子失电子发生氧化反应，2Cl^--2e^-=Cl₂↑；阴极和电源负极相连，溶液中氢离子得到电子生成氢气，破坏了阴极附近水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大；与电源负极相连的电极附近溶液PH增大；
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；增大；
（5）①目前工业制碱方法有二：氨碱法和联合制碱法．题中方法由我国侯德邦所创，称为侯氏制碱法，也称为联合制碱法，反应方程式为NH₃+H₂O+CO₂+NaCl═NH₄Cl+NaHCO₃↓，得到碳酸氢钠同时得到氯化铵，故副产物为氯化铵，氯化铵可用来制作化肥，在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用；因为氯化钠最后剩余在母液中，所以循环I是氯化钠的循环；分离沉淀的方法是过滤．
故答案为：联合制碱法，做化肥；CO₂；I； 过滤
②合成氨原料气中氮气制备的方法之一是分离液态空气方法分离得到氮气，氢气用碳和水蒸气反应生成；反应化学方程式为：C+H₂O

高温  .

CO+H₂，CO+H₂O

高温  .

CO₂+H₂；
故答案为：液体空气分离方法，C+H₂O

高温  .

CO+H₂，CO+H₂O

高温  .

CO₂+H₂；
③从流程图可以看出，沉淀池中加入的反应物有氨气、二氧化碳、氯化钠，根据生成物是碳酸氢钠，可推出反应物有水，同时可知碳酸氢钠为沉淀．
反应原理首先是氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢氨，然后碳酸氢氨和氯化钠发生复分解反应交换成分生成碳酸氢钠晶体和氯化铵．为增大二氧化碳的吸收，应先向饱和氯化钠饱和溶液中通入氨气，再通入二氧化碳；
故答案为：NH₃+CO₂+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓或NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃，NH₄HCO₃+NaCl=NH₄Cl+NaHCO₃↓；向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体得到碳酸氢钠晶体；
④检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验是否含氯离子，可以用硝酸酸化的硝酸银，观察到若产生白色沉淀则说明有氯化钠存在，
故答案为：用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀；

点评：本题考查了电解饱和食盐水的装置，海水提取物质的先后顺序，氯化钠与粗盐提纯的步骤及注意事项以及化学方程式的书写，离子检验方法的应用，同时还考查了电解池中氧化还原反应的有关知识，题目难度中等．