Question

海水是丰富的资源宝库，从海水中提取元素是化学工业的重要组成部分．
（1）粗盐精制就是除去其中的Ca²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-及泥沙等杂质，需加入的试剂有：
①Na₂CO₃溶液  
②HCl（盐酸） 
③Ba（OH）₂溶液，这三种试剂的添加顺序是______（填序号）．
（2）用氯气进行“海水提溴”中制取溴单质反应的离子方程式为：______．
（3）某同学设计了如图装置进行以下电化学实验．
①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，则阴极为______极．
②一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，虚线框内的装置可称为______．请写出此时Fe电极上的电极反应式______．
（4）某公厂向盛有CaSO₄悬浊液的反应池中通入氨气欲制取氮肥（NH₄）₂SO₄，效果不好．再通入CO₂，则逐渐产生大量（NH₄）₂SO₄．请分析其原因．

Answer 1

【答案】分析：（1）加入过量Ba（OH）₂去除硫酸根离子和铁离子，加入过量Na₂CO₃去除钙离子和钡离子，最后加入盐酸除去过量的碳酸钠；
（2）氯气和溴离子发生氧化还原反应生成溴单质；
（3）当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，Fe应为阴极，否则不能在Fe极上生成气体，一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，形成原电池，Fe为负极；
（4）CO₂溶于氨水产生大量CO₃^2-，CO₃^2-与硫酸钙反应产生溶度积常数更小的碳酸钙沉淀，使硫酸钙的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动．
解答：解：（1）根据粗盐中去除可溶性杂质，含有 Fe³⁺、Ca²⁺、SO₄^2-的方法：加入过量Ba（OH）₂（去除硫酸根离子和铁离子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄、Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓；加入过量Na₂CO₃（去除钙离子和钡离子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，最后加入盐酸除去过量的碳酸钠，故答案为：③①②；
（2）氯气和溴离子发生氧化还原反应生成溴单质，反应的离子方程式为Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，故答案为：Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂；
（3）①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，Fe应为阴极，否则不能在Fe极上生成气体，故答案为：Fe（或铁）；
②一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，形成原电池，Fe为负极，电解质溶液为NaOH，负极反应为Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂↓，
故答案为：原电池；Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂↓；
（4）CO₂溶于氨水产生大量CO₃^2-，CO₃^2-与硫酸钙反应产生溶度积常数更小的碳酸钙沉淀，使硫酸钙的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而产生大量（NH₄）₂SO₄，
答：CO₂溶于氨水产生大量CO₃^2-：CO₂+2NH₃?H₂O=（NH₄）₂CO₃+H₂O，CO₃^2-与硫酸钙反应产生溶度积常数更小的碳酸钙沉淀：CaSO₄（s）+CO₃^2-（aq）=CaCO₃ （s）+SO₄^2-（aq），使硫酸钙的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而产生大量（NH₄）₂SO₄．
点评：本题较为综合，设计粗盐的提纯、电解原理的应用以及难溶电解质的溶解平衡，题目难度中等，注意把握电解池和原电池的工作原理．