Question

海洋資源的開發與利用具有廣闊的前景。海水的pH一般在7.5～8.6之間。某地海水中主要離子的含量如下表：

成分	Na＋	K＋	Ca2＋	Mg2＋	Cl－	SO42-	HCO3-
含量/mg·L－1	9 360	83	200	1 100	16 000	1 200	118

 

（1）電滲析法是近年發展起來的一種較好的海水淡化技術，其原理如下圖所示。其中陰(陽)離子交換膜只允許陰(陽)離子通過。

①陰極的電極反應式為__________________。

②電解一段時間，陰極區會產生水垢，其成分為CaCO3和Mg(OH)2，寫出生成CaCO3的離子方程式______________________________________。

③淡水的出口為a、b、c中的________出口。

（2）海水中鋰元素儲量非常豐富，從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學電源的重要原料，如LiFePO4電池某電極的工作原理如下圖所示：

該電池電解質為傳導Li＋的固體材料。放電時該電極是電池的________極(填“正”或“負”)，電極反應式為______________________。

 

Answer 1

（1）①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－

②Ca2＋＋OH－＋HCO3-=CaCO3↓＋H2O

③b

（2）正　FePO4＋e－＋Li＋=LiFePO4

【解析】（1）①電解海水，陰極是H＋得電子，而不是活潑金屬陽離子，2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。

②由于在陰極區H＋不斷放電，破壞水的電離平衡，c(OH－)增大，致使Ca2＋＋OH－＋HCO3-=CaCO3↓＋H2O。

③因為在陰極區除去Ca2＋、Mg2＋，所以淡水應b口出。

（2）放電時的電極反應式分別為負極：Li－e－=Li＋，

正極：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO4。