Question

海洋是一座巨大的寶藏，海水中蘊含80多種元素．氯堿工業(yè)和金屬鎂的制備原料都來自于海水．
Ⅰ．在氯堿工業(yè)中，曾用石棉隔膜電解槽來電解食鹽水（如圖甲所示）．
（1）寫出兩電極的反應(yīng)式：陽極

 

；陰極

 

．
（2）石棉隔膜的作用是

 

．
Ⅱ．隨著科技的發(fā)展，電解工藝不斷革新，電解效率和產(chǎn)品純度得到提高．20世紀80年代起，隔膜法電解工藝逐漸被離子膜電解技術(shù)取代．
（1）離子膜電解槽（如圖乙所示）中⑥、⑦分別是

 

、

 

．
（2）已知一個電子的電量是1.602×10^-19C，在離子膜電解飽和食鹽水時電路中通過電子1.929×10⁵C，則產(chǎn)生NaOH

 

g．
Ⅲ．如圖丙是工業(yè)上生產(chǎn)鎂的流程．
（1）寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：
①沉淀池中：

 

；
②電解：

 

．
（2）整個生產(chǎn)流程中，循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

．
（3）簡述加熱氯化鎂的水合晶體使之脫水轉(zhuǎn)化為無水氯化鎂的操作過程：

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）用惰性電極電解氯化鈉溶液，陽極是氯離子放電生成氯氣，陰極是氫離子放電生成氫氣；
（2）Cl₂和NaOH反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，石棉隔膜的作用阻止氣體通過；
Ⅱ．（1）離子膜電解槽只允許陽離子和水分子通過；⑥為氫氧化鈉，⑦為鈉離子；
（2）依據(jù)電極反應(yīng)和電子守恒分析計算得到；
Ⅲ．（1）①在引入的海水中加入石灰乳，沉降、過濾、洗滌沉淀物，得到氫氧化鎂沉淀，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)；
②電解熔融氯化鎂，為氧化還原反應(yīng)，生成鎂和氯氣；
（2）根據(jù)流程圖可以看出，氯氣可以循環(huán)利用；
（3）氯化鎂中的鎂離子易水解，在酸性環(huán)境下可以抑制水解．

解答：解：Ⅰ．（1）用惰性電極電解飽和食鹽時，陽極陰離子Cl^-、OH^-放電，Cl^-的放電能力強于OH^-，陽極氯離子失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，發(fā)生的方程式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極是氫離子放電生成氫氣，陰極發(fā)生的方程式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）Cl₂和NaOH溶液接觸，發(fā)生反應(yīng)2NaOH+Cl₂═NaClO+NaCl+H₂O，防止Cl₂和NaOH反應(yīng)，石棉隔膜的作用是阻止氣體通過，
故答案為：阻止氣體通過；
Ⅱ．（1）電解飽和食鹽水，電解槽離子膜，允許陽離子（或Na⁺）和水分子通過，不允許陰離子通過；陰極是氫離子放電生成氫氣，同時生成氫氧化鈉，所以⑥為氫氧化鈉，⑦為Na⁺，
故答案為：NaOH溶液；Na⁺；
（2）已知一個電子的電量是1.602×10^-19C，若在離子膜電解飽和食鹽水時通過電量1.929×10⁵C，電子數(shù)=

1.929×105C

1.602×10-19C

=1.204×10²⁴，

1.204×1024

6.02×1023

=2mol，電子物質(zhì)的量為2mol，陰極電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，依據(jù)化學(xué)方程式和電子守恒分析計算2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，轉(zhuǎn)移電子2mol生成氫氧化鈉2mol，質(zhì)量為80g，
故答案為：80；
Ⅲ．（1）①把海水中的氯化鎂轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂沉淀，是往海水中加熟石灰，氯化鎂和石灰乳的成分氫氧化鈣反應(yīng)MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+CaCl₂，由于氫氧化鎂不溶于水，因此可以采用過濾的方法使沉淀分離出來，因石灰乳是懸濁物，所以氫氧化鎂沉淀無需標沉淀，
故答案為：MgCl₂+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+CaCl₂；
②無水氯化鎂在熔融狀態(tài)下，通過電解得到金屬鎂，化學(xué)方程式為：MgCl₂（熔融）

電解  .

Mg+Cl₂↑，
故答案為：MgCl₂（熔融）

電解  .

Mg+Cl₂↑；
（2）根據(jù)流程圖可以看出，氯氣可以循環(huán)利用，故答案為：氯氣（或Cl₂）；
（3）氯化鎂中的鎂離子易水解，在干燥的HCl氣流中，抑制了MgCl₂水解，且?guī)ё進gCl₂?6H₂O受熱產(chǎn)生的水汽，得到無水MgCl₂，
故答案為：為了防止氯化鎂水解，要在氯化氫氣體的氛圍中進行加熱．

點評：本題主要考查了氯堿工業(yè)和金屬鎂的制備，掌握電解飽和食鹽水的反應(yīng)原理和海水中鎂的提取方法是解答的關(guān)鍵，題目難度中等．