Question

海水是丰富的资源宝库，从海水中提取元素是化学工业的重要组成部分．
（1）粗盐精制就是除去其中的Ca²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-及泥沙等杂质，需加入的试剂有：
①Na₂CO₃溶液  
②HCl（盐酸） 
③Ba（OH）₂溶液，这三种试剂的添加顺序是______（填序号）．
（2）用氯气进行“海水提溴”中制取溴单质反应的离子方程式为：______．
（3）某同学设计了如图装置进行以下电化学实验．
①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，则阴极为______极．
②一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，虚线框内的装置可称为______．请写出此时Fe电极上的电极反应式______．
（4）某公厂向盛有CaSO₄悬浊液的反应池中通入氨气欲制取氮肥（NH₄）₂SO₄，效果不好．再通入CO₂，则逐渐产生大量（NH₄）₂SO₄．请分析其原因．

Answer

（1）加入过量Ba（OH）2去除硫酸根离子和铁离子，加入过量Na2CO3去除钙离子和钡离子，最后加入盐酸除去过量的碳酸钠；
（2）氯气和溴离子发生氧化还原反应生成溴单质；
（3）当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，Fe应为阴极，否则不能在Fe极上生成气体，一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，形成原电池，Fe为负极；
（4）CO2溶于氨水产生大量CO32-，CO32-与硫酸钙反应产生溶度积常数更小的碳酸钙沉淀，使硫酸钙的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动．
【解析】
（1）根据粗盐中去除可溶性杂质，含有 Fe3+、Ca2+、SO42-的方法：加入过量Ba（OH）2（去除硫酸根离子和铁离子）：SO42-+Ba2+=BaSO4、Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓；加入过量Na2CO3（去除钙离子和钡离子）：Ca2++CO32-=CaCO3↓、Ba2++CO32-=BaCO3↓，最后加入盐酸除去过量的碳酸钠，故答案为：③①②；
（2）氯气和溴离子发生氧化还原反应生成溴单质，反应的离子方程式为Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，故答案为：Cl2+2Br-=2Cl-+Br2；
（3）①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，Fe应为阴极，否则不能在Fe极上生成气体，故答案为：Fe（或铁）；
②一段时间后，使开关K与a断开、与b连接时，形成原电池，Fe为负极，电解质溶液为NaOH，负极反应为Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2↓，
故答案为：原电池；Fe-2e-+2OH-=Fe（OH）2↓；
（4）CO2溶于氨水产生大量CO32-，CO32-与硫酸钙反应产生溶度积常数更小的碳酸钙沉淀，使硫酸钙的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而产生大量（NH4）2SO4，
答：CO2溶于氨水产生大量CO32-：CO2+2NH3•H2O=（NH4）2CO3+H2O，CO32-与硫酸钙反应产生溶度积常数更小的碳酸钙沉淀：CaSO4（s）+CO32-（aq）=CaCO3 （s）+SO42-（aq），使硫酸钙的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动，从而产生大量（NH4）2SO4．