Question

9．海水占地球總儲(chǔ)水量的97.2%．若把海水淡化和化工生產(chǎn)結(jié)合起來，既能解決淡水資源缺乏的問題，又能充分利用海洋資源．
如圖1是利用海水資源進(jìn)行化工生產(chǎn)的部分工藝流程示意圖：

（1）該工藝流程示意圖中包含了氯堿工業(yè)、侯氏制堿（填化學(xué)工業(yè)的名稱）．
（2）在流程Ⅰ中，欲除去粗鹽中含有的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁺等離子，需將粗鹽溶解后，按順序加入藥品進(jìn)行沉淀、過濾等．加入藥品和操作的順序可以是bd（填字母）．
a．Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂、過濾、鹽酸
b．NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、過濾、鹽酸
c．NaOH、Na₂CO₃、BaCl₂、過濾、鹽酸
d．BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH、過濾、鹽酸
（3）流程Ⅱ中，通電開始后，陽極區(qū)產(chǎn)生的氣體是Cl₂（填化學(xué)式），陰極附近溶液pH會(huì)增大（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）流程Ⅲ中，通過相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)可以得到NaHCO₃晶體．圖2為NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃、NH₄HCO₃的溶解度曲線，其中能表示NaHCO₃溶解度曲線的是d，生成NaHCO₃晶體的化學(xué)反應(yīng)方程式是NaCl+CO₂ +NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl．
（5）流程Ⅳ中，所得純堿常含有少量可溶性雜質(zhì)，常用的提純方法是重結(jié)晶（填名稱），通過該法提純后得到純凈的Na₂CO₃•10H₂O，Na₂CO₃•10H₂O脫水得到無水碳酸鈉．
已知：
Na₂CO₃•H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H₁=+58.73kJ•mol^-1
Na₂CO₃•10H₂O（s）=Na₂CO₃•H₂O（s）+9H₂O（g）△H₂=+473.63kJ•mol^-1
把脫水過程產(chǎn)生的氣態(tài)水完全液化釋放的熱能全部用于生產(chǎn)Na₂CO₃所需的能耗（不考慮能量損失），若生產(chǎn)1molNa₂CO₃需要耗能92.36kJ，由此得出：H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ/mol．

Answer 1

分析 流程中海水曬鹽得到粗鹽，粗鹽提純得到精鹽，精鹽溶解后得到飽和食鹽水，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣是氯堿工業(yè)，飽和氯化鈉溶液中依次通入氨氣、二氧化碳會(huì)生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨，得到碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉，生產(chǎn)過程為侯德榜制堿法，
（1）流程中電解飽和食鹽水是氯堿工業(yè)，飽和氯化鈉溶液中依次通入氨氣、二氧化碳會(huì)生成碳酸氫鈉晶體為侯德榜制堿法；
（2）根據(jù)鎂離子會(huì)與氫氧根離子和碳酸根離子生成沉淀，鈣離子會(huì)與碳酸根離子生成沉淀，硫酸根離子會(huì)與鋇離子生成沉淀，加入鹽酸可以除去過量的碳酸鈉和氫氧化鈉等進(jìn)行分析．
（3）依據(jù)電解原理分析判斷產(chǎn)物書寫離子方程式；陰極上是陽離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，氫離子和鈉離子的離子結(jié)構(gòu)和離子半徑來分析得到電子的能力；
（4）流程Ⅲ是在飽和的氯化鈉溶液中先通入氨氣，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨；物質(zhì)中碳酸氫鈉的溶解度最�。�
（5）依據(jù)溶液中得到溶質(zhì)晶體的方法是通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，重復(fù)幾次結(jié)晶過程為重結(jié)晶；反應(yīng)熱依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算得到；

解答 解：（1）流程中海水曬鹽得到粗鹽，粗鹽提純得到精鹽，精鹽溶解后得到飽和食鹽水，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣是氯堿工業(yè)，飽和氯化鈉溶液中依次通入氨氣、二氧化碳會(huì)生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨，生產(chǎn)過程為侯德榜制堿法，即侯氏制堿，
故答案為：氯堿工業(yè)、侯氏制堿；
（2）過濾可以除去生成的沉淀和泥沙，加入過量的氫氧化鈉可以除去鎂離子，加入氯化鋇可以除去硫酸根離子，加入適量的碳酸鈉可以除去鈣離子和反應(yīng)剩余的氯化鋇；加入適量的鹽酸可以除去反應(yīng)剩余的氫氧化鈉和碳酸鈉；
a、Na₂CO₃、NaOH、BaCl₂溶液此順序中鋇離子不能除去，故a錯(cuò)誤；
b、NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃溶液此順序可以除去雜質(zhì)離子，故b正確；
c、NaOH、Na₂CO₃、BaCl₂溶液此順序不能除去鋇離子，故c錯(cuò)誤；
d、BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH溶液次順序可以除去雜質(zhì)離子不引入新的雜質(zhì)，故d正確；
故選bd，
故答案為：bd；
（3）電解飽和食鹽水，陽極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極是氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，電極附近水的電離平衡正向進(jìn)行，溶液中氫氧根離子濃度增大，溶液顯堿性，溶液PH增大，電解飽和NaCl溶液的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：Cl₂；增大；
（4）依據(jù)反應(yīng)原理可知，向飽和氯化鈉溶液中先通入氨氣，為了增大二氧化碳的反應(yīng)量，利于碳酸氫鈉晶體析出，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+CO₂ +NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃、NH₄HCO₃ 反應(yīng)可知，碳酸氫鈉在同溫度下最小，曲線d為碳酸氫鈉；
故答案為：d，NaCl+CO₂ +NH₃+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl；
（4）①將碳酸鈉樣品加適量水溶解，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶析出，過濾得到晶體，重復(fù)幾次結(jié)晶過程提純，流程Ⅳ中，所得純堿常含有少量可溶性雜質(zhì)，常用的提純方法是重結(jié)晶，Na₂CO₃•H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+H₂O（g）△H₁=+58.73kJ•mol^-1   （1）
Na₂CO₃•10H₂O（s）=Na₂CO₃•H₂O（s）+9H₂O（g）△H₁=+473.63kJ•mol^-1      （2）
（1）+（2）得到Na₂CO₃•10H₂O（s）=Na₂CO₃（s）+10H₂O（g）△H₃=+532.36kJ•mol^-1
若不考慮能量無效損失，則理論上生產(chǎn)1molNa₂CO₃只需耗能92.36kJ；
所以水變化為液體時(shí)放熱532.36KJ-92.36KJ=440KJ，10H₂O（g）=10H₂O（l）△H₄=-440KJ/mol
H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44.0KJ/mol；
故答案為：重結(jié)晶；-44.0KJ/mol；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物分離的實(shí)驗(yàn)方法和試劑選擇，工業(yè)制備純堿的流程分析判斷，蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用，注意除雜的最后不能再有其他雜質(zhì)，過濾要放在所有沉淀步驟的最后．題目難度中等．