Question

18．“向海洋進軍”，已成為世界許多國家發(fā)展的戰(zhàn)略口號，海水中通常含有較多的Ca²⁺、Mg²⁺、$SO_4^{2-}$等雜質(zhì)離子，以海鹽為原料的氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程如下：

依據(jù)如圖，完成下列填空：
（1）在電解過程中，與電源正極相連的電極的電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）電解過程的總反應的化學方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）電解槽陽極產(chǎn)物可用于制漂白粉、生產(chǎn)鹽酸、自來水消毒、制高純硅、合成塑料等（任寫2種）（至少寫出兩種用途）．
（4）工業(yè)食鹽含Ca²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)，精制過程中除去這2種離子所發(fā)生反應的離子方程式為：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓．
（5）如果粗鹽中SO₄^2-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO₄^2-，該鋇試劑可以是a、c
a．Ba（OH）₂　　　b．Ba（NO₃）₂　　　c．BaCl₂
（6）為了有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-加入試劑的合理順序為b、c
a．先加NaOH，后加Na₂CO₃，再加鋇試劑
b．先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na₂CO₃
c．先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na₂CO₃
（7）已知NaOH、NaCl在水中的溶解度數(shù)據(jù)如下表：

溫度/℃	20	30	40	50	60	70	80	90	100
NaOH/g	109	118	129	146	177	300	313	318	337
NaCl/g	36	36.3	36.6	37	37.3	37.8	38.4	39	39.8

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，脫鹽工序中利用通過蒸發(fā)結晶、趁熱過濾（填操作名稱）除去NaCl．

Answer 1

分析 由流程可知，粗鹽加水化鹽溶解后，加入氯化鋇除去硫酸根離子，加NaOH除去鎂離子，加碳酸鈉除去鈣離子，精制后得到的沉渣為CaCO₃、Mg（OH）₂；精制后的食鹽水電解生成NaOH、氫氣、氯氣，最后脫鹽（NaCl等）得到高濃度的NaOH溶液，
（1）在電解過程中，與電源正極相連的電極為陽極，是溶液中的陰離子失電子發(fā)生氧化反應；
（2）電解氯化鈉溶液總反應的化學方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）根據(jù)陽極生成氯氣來分析；
（4）精制過程就是將雜質(zhì)離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去的過程，Ca²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)與碳酸鈉、NaOH反應轉(zhuǎn)化為沉淀；
（5）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質(zhì)；
（6）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應注意碳酸鈉在鋇試劑之后；
（7）根據(jù)氫氧化鈉和氯化鈉的溶解度隨溫度的變化關系來確定實現(xiàn)氯化鈉和氫氧化鈉分離獲得氯化鈉的方法．

解答 解：由流程可知，粗鹽加水化鹽溶解后，加入氯化鋇除去硫酸根離子，加NaOH除去鎂離子，加碳酸鈉除去鈣離子，精制后得到的沉渣為CaCO₃、Mg（OH）₂；精制后的食鹽水電解生成NaOH、氫氣、氯氣，最后脫鹽（NaCl等）得到高濃度的NaOH溶液，
（1）與電源正極相連的電極為陽極，溶液中的陰離子（Cl^- OH^-）Cl^-優(yōu)先放電，電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）飽和食鹽水中陰陽離子分別為：Cl^-、OH^-、Na⁺、H⁺，通電后，Cl^-、H⁺ 優(yōu)先放電生成氯氣和氫氣，因此電解過程的總反應為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）陽極產(chǎn)物為氯氣，實際上考察氯氣的用途：制漂白粉、生產(chǎn)鹽酸、自來水消毒、制高純硅、合成塑料等，
故答案為：制漂白粉、生產(chǎn)鹽酸、自來水消毒、制高純硅、合成塑料等（任寫2種）；
（4）精制的過程中加入了NaOH、Na₂CO₃所以離子方程式為Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案為：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（5）為了防止引入新的雜質(zhì)，只能加入BaCl₂或Ba（OH）₂，Cl^-不屬于雜質(zhì)離子，OH^-最后通過滴加適量的鹽酸除去，故答案為：a、c；
（6）物質(zhì)提純中依次除雜的原則是：先加的除雜試劑要過量，后加入的除雜試劑不僅能除去原有的雜質(zhì)離子也能除去新進入的雜質(zhì)離子，所以粗鹽精制的要求是①除去SO₄^2-要在除去Ca²⁺之前，②最后用鹽酸調(diào)溶液至中性，所以方法有多種，
故答案為：b、c；
（7）當兩種物質(zhì)都可溶，但溶解度隨溫度變化差異較大時，常用結晶的方法，故答案為：蒸發(fā)結晶；趁熱過濾．

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應用及海水資源利用等，為高頻考點，把握分離流程中的反應及混合物分離方法為解答的關鍵，側(cè)重分析與應用能力的考查，題目難度不大．