Question

4．海水不仅是宝贵的水资源，而且蕴藏着丰富的化学资源．世界上已知的100多种元素中，80%可以在海水中找到．用化学知识回答下列问题：
（1）2014年5月，我国浙江沿海发生大面积的“赤潮”．赤潮的发生主要是与因为藻类的疯狂生长，与藻类疯长的密切相关的元素是N和P．
（2）某研究论文中称海水中的无机碘主要以I^-形态存在，有学生质疑海水中溶解的氧气能把I^-氧化，请用离子方程式表示该同学的质疑4I^-+O₂+2H₂O=2I₂+4OH^-．
（3）某处理过的海水样品中仅含大量Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-，若Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-均为0.02mol/L，则C（SO₄^2-）=0.03mol/L．
（4）某研究小组在实验室研究除去海水中Ca²⁺、SO₄^2-，所加沉淀剂依次为BaCl₂或Ba（OH）₂和
Na₂CO₃溶液，然后过滤．不先过滤就滴加Na₂CO₃溶液的理由是加入稍过量的Na₂CO₃溶液不会使生成的BaSO₄沉淀溶解，且一次性过滤可节省实验用品和时间；．
（5）海水中提取的NaCl精制后可用于氯碱工业．实验室模拟氯碱工业装置见图一．

①溶液A是NaOH溶液；
某兴趣小组同学从 B 处流出溶液的成分中检测出含有NaClO₃，推测是左侧电极上反应得到的，则产生ClO₃^-的电极方程式为3H₂O+Cl^--6e^-=ClO₃^-+6H⁺．
②另一小组同学用图二装置制备NaClO，则电解总反应方程式为NaCl+H₂ONaClO+H₂↑．电解结束后一段时间，有同学发现铁电极表面变成红褐色，则反应方程式为3NaClO+2Fe+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3NaCl．

Answer 1

分析 （1）N、P元素的大量排放，会导致水体的富营养化；
（2）氧气的氧化性强于I₂，故O₂能将I^-氧化为I₂，氧气被还原为OH^-；
（3）根据溶液一定要呈电中性来分析；
（4）除去海水中Ca²⁺、SO₄^2-分别用过量的Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，试剂的加入顺序要满足：尽量不引入新的杂质离子，如果杂质离子引入了，则一定要容易除去；
（5）①溶液A所在的极上有H₂生成，则为阴极，根据电极反应来分析；左侧电极为阳极，Cl^-失电子发生氧化反应，据此分析；
②由图二可知，是用惰性电极来电解NaCl溶液来制备NaClO溶液，即Cl^-在阳极放电，H⁺在阴极放电，据此写出电解方程式；铁电极表面变成红褐色，即有2Fe（OH）₃沉淀生成，是铁与呈弱碱性的NaClO溶液发生了氧化还原反应导致．

解答 解：（1）含磷洗涤剂的大量使用，会导致N、P元素的大量排放，造成水体的富营养化，引起藻类的疯长，引发赤潮，故答案为：N，P；
（2）氧气的氧化性强于I₂，故O₂能将I^-氧化为I₂，氧气被还原为OH^-，离子方程式为：4I^-+O₂+2H₂O=2I₂+4OH^-，故答案为：4I^-+O₂+2H₂O=2I₂+4OH^-；
（3）根据溶液一定要呈电中性，可知：c（Na⁺）+c（K⁺）+2c（Mg²⁺）=c（Cl^-）+2c（SO₄^2-），由于Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-均为0.02mol/L，故有：0.02mol/L+0.02mol/L+0.04mol/L=0.02mol/L+2c（SO₄^2-），解得：c（SO₄^2-）=0.03mol/L，故答案为：0.03；
（4）除去海水中Ca²⁺、SO₄^2-分别用过量的Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液（或Ba（OH）₂），为了能除去过量的Ba²⁺，则Na₂CO₃溶液一定要在BaCl₂或Ba（OH）₂溶液之后加入；加入BaCl₂或Ba（OH）₂溶液后，会生成BaSO₄沉淀，但此时不用先过滤，因为溶液中还有Ca²⁺和过量的Ba²⁺，加入Na₂CO₃溶液后，会又生成CaCO₃和BaCO₃沉淀，此时一并过滤除去即可，可节省实验用品和时间，
故答案为：BaCl₂溶液（或Ba（OH）₂），加入稍过量的Na₂CO₃溶液不会使生成的BaSO₄沉淀溶解，且一次性过滤可节省实验用品和时间；
（5）①溶液A所在的极上有H₂生成，则为阴极，电极上是来自于水的H⁺放电：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，而中间为阳离子交换膜，Na⁺会从左侧移动到右侧，故溶液A为NaOH溶液；左侧电极为阳极，Cl^-失电子发生氧化反应，根据电解质溶液为中性溶液，则电极反应为：3H₂O+Cl^--6e^-=ClO₃^-+6H⁺；故答案为：NaOH溶液，3H₂O+Cl^--6e^-=ClO₃^-+6H⁺；
②由图二可知，是用惰性电极来电解NaCl溶液来制备NaClO溶液，即Cl^-在阳极放电：Cl^--2e^-+H₂O=ClO^-+2H⁺；H⁺在阴极放电：2H⁺+2e-=H₂↑，将阴阳极上放电的物质分别找到其来源后相加，即可得电解的化学方程式：NaCl+H₂ONaClO+H₂↑；铁电极表面变成红褐色，即有2Fe（OH）₃沉淀生成，是铁与呈弱碱性的NaClO溶液发生了氧化还原反应，铁被氧化为氢氧化铁，NaClO被还原为NaCl，反应为：3NaClO+2Fe+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3NaCl．
故答案为：NaCl+H₂ONaClO+H₂↑；3NaClO+2Fe+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3NaCl．

点评 本题考查了氧化还原反应的书写、海水的除杂以及除杂试剂的加入顺序和电极反应的书写，综合性较强，注意根据阴阳极反应来书写电解总反应的方法．