Question

（13分）
海水是巨大的化學資源寶庫。
Ⅰ．從海水中可以提取氯、溴、碘等鹵族元素。
（1）Cl₂的電子式是     。
（2）已知：X₂ (g)+H₂(g)2HX(g) (X₂表示Cl₂、Br₂和I₂)。 
下圖表示平衡常數K與溫度t的關系。

①ΔH 表示X₂與H₂反應的焓變，ΔH     0。（填“＞”、“＜”或“＝”）
② 曲線a表示的是   （填“Cl₂”、“Br₂”或“I₂”）與H₂反應時K與t的關系。
Ⅱ．海水淡化具有廣泛的應用前景，淡化前需對海水進行預處理。
（1）通常用明礬［K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O］作混凝劑，降低濁度。明礬水解的離子方程式是     。
（2）用下圖所示NaClO的發生裝置對海水進行消毒和滅藻處理。

① 裝置中由NaCl轉化為NaClO的化學方程式是     。
② 海水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^－等雜質離子，處理過程中裝置的陰極易產生水垢，其主要成分是Mg(OH)₂和CaCO₃。生成CaCO₃的離子方程式是     。
③ 若每隔5-10 min倒換一次電極電性，可有效地解決陰極的結垢問題。
試用電極反應式并結合必要的文字進行解釋     。

Answer 1

（13分）   
Ⅰ．（1）            （1分）；
（2）① ＜（2分）；        

② Cl₂（2分）。
Ⅱ．（1）Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺       （2分）；
（2）①  2NaCl+2H₂O  2NaOH+Cl₂+H₂↑  （1分）；
2NaOH+Cl₂=NaClO+NaCl+H₂O       （1分）；
②  Ca²⁺＋HCO₃^-＋OH^-＝CaCO₃↓＋H₂O    （2分）；
③陰極結垢后倒換電極電性，陰極變為陽極，其電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，產生的氯氣與水發生反應：Cl₂+H₂O=HCl+HClO，使該電極附近溶液呈酸性，從而將Mg(OH)₂和CaCO₃溶解而達到除垢的目的。 （2分）

試題分析：Ⅰ．（1）氯氣分子中的Cl原子之間形成1對共用電子對，所以電子式為
（2）①由圖可知，每條曲線都是隨溫度升高，K值減小，所以升高溫度，平衡逆向移動，正反應是放熱反應，ΔH<0；
②同一溫度時，a曲線的K值最大，說明鹵素單質與氫氣化合的能力最強，Cl₂、Br₂和I₂中Cl₂的氧化性最強，所以最易與氫氣化合的是氯氣，所以a曲線表示Cl₂與H₂反應時K與t的關系。
Ⅱ．（1）明礬中的鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，具有較大的吸附面積，降低濁度。水解的離子方程式為Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺  ；
（2）① 此裝置是電解裝置，海水中的氯化鈉電解生成氯氣、氫氣、氫氧化鈉，裝置中不存在隔氣裝置，使生成的氯氣與氫氧化鈉反應生成了次氯酸鈉，化學方程式為2NaCl+2H₂O2NaOH+Cl₂+H₂↑，2NaOH+Cl₂=NaClO+NaCl+H₂O；
②裝置的陰極是氫離子放電，導致陰極的OH^-離子濃度增大，與海水中的HCO₃^-反應生成CO₃^2-，再與Ca²⁺結合生成碳酸鈣沉淀，化學方程式為：Ca²⁺＋HCO₃^-＋OH^-＝CaCO₃↓＋H₂O；
③每隔5-10 min倒換一次電極電性，則陰極變陽極，陽極是氯離子放電生成氯氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣溶于水生成鹽酸和次氯酸，Cl₂+H₂O=HCl+HClO，使該電極附近溶液呈酸性，從而將Mg(OH)₂和CaCO₃溶解而達到除垢的目的。