Question

海水是豐富的資源寶庫，從海水中提取元素是化學工業(yè)的重要組成部分．
（1）粗鹽精制就是除去其中的Ca²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-及泥沙等雜質，需加入的試劑有：
①Na₂CO₃溶液  
②HCl（鹽酸） 
③Ba（OH）₂溶液，這三種試劑的添加順序是______（填序號）．
（2）用氯氣進行“海水提溴”中制取溴單質反應的離子方程式為：______．
（3）某同學設計了如圖裝置進行以下電化學實驗．
①當開關K與a連接時，兩極均有氣泡產生，則陰極為______極．
②一段時間后，使開關K與a斷開、與b連接時，虛線框內的裝置可稱為______．請寫出此時Fe電極上的電極反應式______．
（4）某公廠向盛有CaSO₄懸濁液的反應池中通入氨氣欲制取氮肥（NH₄）₂SO₄，效果不好．再通入CO₂，則逐漸產生大量（NH₄）₂SO₄．請分析其原因．

Answer 1

【答案】分析：（1）加入過量Ba（OH）₂去除硫酸根離子和鐵離子，加入過量Na₂CO₃去除鈣離子和鋇離子，最后加入鹽酸除去過量的碳酸鈉；
（2）氯氣和溴離子發(fā)生氧化還原反應生成溴單質；
（3）當開關K與a連接時，兩極均有氣泡產生，Fe應為陰極，否則不能在Fe極上生成氣體，一段時間后，使開關K與a斷開、與b連接時，形成原電池，Fe為負極；
（4）CO₂溶于氨水產生大量CO₃^2-，CO₃^2-與硫酸鈣反應產生溶度積常數更小的碳酸鈣沉淀，使硫酸鈣的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動．
解答：解：（1）根據粗鹽中去除可溶性雜質，含有 Fe³⁺、Ca²⁺、SO₄^2-的方法：加入過量Ba（OH）₂（去除硫酸根離子和鐵離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；加入過量Na₂CO₃（去除鈣離子和鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，最后加入鹽酸除去過量的碳酸鈉，故答案為：③①②；
（2）氯氣和溴離子發(fā)生氧化還原反應生成溴單質，反應的離子方程式為Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，故答案為：Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂；
（3）①當開關K與a連接時，兩極均有氣泡產生，Fe應為陰極，否則不能在Fe極上生成氣體，故答案為：Fe（或鐵）；
②一段時間后，使開關K與a斷開、與b連接時，形成原電池，Fe為負極，電解質溶液為NaOH，負極反應為Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂↓，
故答案為：原電池；Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂↓；
（4）CO₂溶于氨水產生大量CO₃^2-，CO₃^2-與硫酸鈣反應產生溶度積常數更小的碳酸鈣沉淀，使硫酸鈣的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，從而產生大量（NH₄）₂SO₄，
答：CO₂溶于氨水產生大量CO₃^2-：CO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂CO₃+H₂O，CO₃^2-與硫酸鈣反應產生溶度積常數更小的碳酸鈣沉淀：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃ （s）+SO₄^2-（aq），使硫酸鈣的沉淀溶解平衡向溶解的方向移動，從而產生大量（NH₄）₂SO₄．
點評：本題較為綜合，設計粗鹽的提純、電解原理的應用以及難溶電解質的溶解平衡，題目難度中等，注意把握電解池和原電池的工作原理．