Question

4．海水不僅是寶貴的水資源，而且蘊藏著豐富的化學資源．世界上已知的100多種元素中，80%可以在海水中找到．用化學知識回答下列問題：
（1）2014年5月，我國浙江沿海發生大面積的“赤潮”．赤潮的發生主要是與因為藻類的瘋狂生長，與藻類瘋長的密切相關的元素是N和P．
（2）某研究論文中稱海水中的無機碘主要以I^-形態存在，有學生質疑海水中溶解的氧氣能把I^-氧化，請用離子方程式表示該同學的質疑4I^-+O₂+2H₂O=2I₂+4OH^-．
（3）某處理過的海水樣品中僅含大量Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-，若Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-均為0.02mol/L，則C（SO₄^2-）=0.03mol/L．
（4）某研究小組在實驗室研究除去海水中Ca²⁺、SO₄^2-，所加沉淀劑依次為BaCl₂或Ba（OH）₂和
Na₂CO₃溶液，然后過濾．不先過濾就滴加Na₂CO₃溶液的理由是加入稍過量的Na₂CO₃溶液不會使生成的BaSO₄沉淀溶解，且一次性過濾可節省實驗用品和時間；．
（5）海水中提取的NaCl精制后可用于氯堿工業．實驗室模擬氯堿工業裝置見圖一．

①溶液A是NaOH溶液；
某興趣小組同學從 B 處流出溶液的成分中檢測出含有NaClO₃，推測是左側電極上反應得到的，則產生ClO₃^-的電極方程式為3H₂O+Cl^--6e^-=ClO₃^-+6H⁺．
②另一小組同學用圖二裝置制備NaClO，則電解總反應方程式為NaCl+H₂ONaClO+H₂↑．電解結束后一段時間，有同學發現鐵電極表面變成紅褐色，則反應方程式為3NaClO+2Fe+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3NaCl．

Answer 1

分析 （1）N、P元素的大量排放，會導致水體的富營養化；
（2）氧氣的氧化性強于I₂，故O₂能將I^-氧化為I₂，氧氣被還原為OH^-；
（3）根據溶液一定要呈電中性來分析；
（4）除去海水中Ca²⁺、SO₄^2-分別用過量的Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液，試劑的加入順序要滿足：盡量不引入新的雜質離子，如果雜質離子引入了，則一定要容易除去；
（5）①溶液A所在的極上有H₂生成，則為陰極，根據電極反應來分析；左側電極為陽極，Cl^-失電子發生氧化反應，據此分析；
②由圖二可知，是用惰性電極來電解NaCl溶液來制備NaClO溶液，即Cl^-在陽極放電，H⁺在陰極放電，據此寫出電解方程式；鐵電極表面變成紅褐色，即有2Fe（OH）₃沉淀生成，是鐵與呈弱堿性的NaClO溶液發生了氧化還原反應導致．

解答 解：（1）含磷洗滌劑的大量使用，會導致N、P元素的大量排放，造成水體的富營養化，引起藻類的瘋長，引發赤潮，故答案為：N，P；
（2）氧氣的氧化性強于I₂，故O₂能將I^-氧化為I₂，氧氣被還原為OH^-，離子方程式為：4I^-+O₂+2H₂O=2I₂+4OH^-，故答案為：4I^-+O₂+2H₂O=2I₂+4OH^-；
（3）根據溶液一定要呈電中性，可知：c（Na⁺）+c（K⁺）+2c（Mg²⁺）=c（Cl^-）+2c（SO₄^2-），由于Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Cl^-均為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，故答案為：0.03；
（4）除去海水中Ca²⁺、SO₄^2-分別用過量的Na₂CO₃溶液和BaCl₂溶液（或Ba（OH）₂），為了能除去過量的Ba²⁺，則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，會生成BaSO₄沉淀，但此時不用先過濾，因為溶液中還有Ca²⁺和過量的Ba²⁺，加入Na₂CO₃溶液后，會又生成CaCO₃和BaCO₃沉淀，此時一并過濾除去即可，可節省實驗用品和時間，
故答案為：BaCl₂溶液（或Ba（OH）₂），加入稍過量的Na₂CO₃溶液不會使生成的BaSO₄沉淀溶解，且一次性過濾可節省實驗用品和時間；
（5）①溶液A所在的極上有H₂生成，則為陰極，電極上是來自于水的H⁺放電：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，而中間為陽離子交換膜，Na⁺會從左側移動到右側，故溶液A為NaOH溶液；左側電極為陽極，Cl^-失電子發生氧化反應，根據電解質溶液為中性溶液，則電極反應為：3H₂O+Cl^--6e^-=ClO₃^-+6H⁺；故答案為：NaOH溶液，3H₂O+Cl^--6e^-=ClO₃^-+6H⁺；
②由圖二可知，是用惰性電極來電解NaCl溶液來制備NaClO溶液，即Cl^-在陽極放電：Cl^--2e^-+H₂O=ClO^-+2H⁺；H⁺在陰極放電：2H⁺+2e-=H₂↑，將陰陽極上放電的物質分別找到其來源后相加，即可得電解的化學方程式：NaCl+H₂ONaClO+H₂↑；鐵電極表面變成紅褐色，即有2Fe（OH）₃沉淀生成，是鐵與呈弱堿性的NaClO溶液發生了氧化還原反應，鐵被氧化為氫氧化鐵，NaClO被還原為NaCl，反應為：3NaClO+2Fe+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3NaCl．
故答案為：NaCl+H₂ONaClO+H₂↑；3NaClO+2Fe+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+3NaCl．

點評 本題考查了氧化還原反應的書寫、海水的除雜以及除雜試劑的加入順序和電極反應的書寫，綜合性較強，注意根據陰陽極反應來書寫電解總反應的方法．