Question

粗食鹽常含有少量K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等雜質離子，實驗室提純NaCl的流程如圖1所示：

提供的試劑：飽和Na₂CO₃溶液、飽和K₂CO₃溶液、NaOH溶液、KOH溶液、BaCl₂溶液、Ba（N0₃）₂溶液
（1）欲除去溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，選出a所代表的各種試劑，按滴加順序依次為

 

（填化學式）；
（2）蒸發(fā)濃縮溶液Ⅱ得到的糊狀物的主要化學成分是

 

（填化學式）；
（3）用提純過的NaCl固體來配制500mL 4.00mol?L^-1NaCl溶液時，所用儀器除燒杯、藥匙、玻璃棒外還有

 

（填儀器名稱）；
（4）電解飽和食鹽水的裝置如圖2所示：若收集到的H₂為2L，則同樣條件下收集到的Cl₂體積

 

（填“＞”、“=”或“＜”）2L，其原因是：

 

（文字描述）；若將此裝置的b口密封住，則電解一段時間后，U型管中可以獲得一種消毒液，寫出獲得此消毒液的一個總反應方程式：

 

．
（5）如圖3所示是氯堿工業(yè)中應用的立式隔膜電解槽示意圖，其中的離子膜僅允許陽離子通過．下列說法正確的是

 

．
A．B電極反應式：2Cl^--2e→Cl₂↑
B．W是稀的氯化鈉溶液
C．Z是氫氧化鈉溶液
D．a(chǎn)是電源負極．

Answer 1

分析：（1）欲除去溶液I中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子，可以分別采用碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鈉和氯化鋇，根據(jù)試劑的添加原則來回答；
（2）根據(jù)實驗室提純NaCl的流程圖和實驗目的推斷；
（3）根據(jù)配制溶液的步驟操作選擇所用儀器進行解答；
（4）根據(jù)電解飽和食鹽水時的產(chǎn)物以及氯氣和氫氧化鈉的反應原理知識來回答；
（5）陽離子交換膜僅允許Na⁺通過，電解時，陽極生成氯氣，消耗NaCl，則應在陽極補充NaCl，陰極生成OH^-，且Na⁺向陰極移動，則產(chǎn)品燒堿溶液從陰極區(qū)導出，所以a為電源正極極，發(fā)生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，則b為電源負極極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑．

解答：解：（1）要除去SO₄^2-，只有選BaCl₂溶液，若選用Ba（NO₃）₂，會引入新的離子NO₃^-，再選用NaOH溶液除去Mg²⁺和Fe³⁺溶液，最后選用Na₂CO₃溶液除去Ca²⁺，此處不能選用K₂CO₃溶液，否則會引入新的K⁺，再用HCl除去過量的CO₃^2-，Na₂CO₃溶液不能加在BaCl₂溶液前，否則會引入Ba²⁺，
故答案為：BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃；
（2）根據(jù)實驗室提純NaCl的流程圖和實驗目的可知蒸發(fā)濃縮溶液Ⅱ是除去溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-離子得到的糊狀物，所以它的主要化學成分是氯化鈉，
故答案為：NaCl；
（3）配制500mL4.00mol?L^-1NaCl溶液，操作步驟有計算、稱量、溶解、移液、洗滌移液、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，用玻璃棒攪拌，加速溶解，恢復室溫后轉移到500mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗滌2-3次，并將洗滌液移入容量瓶中，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，最后定容顛倒搖勻，所以需要的儀器有托盤天平、燒杯、玻璃棒、500ml的容量瓶、膠頭滴管、藥匙，使用還需要托盤天平、500ml的容量瓶、膠頭滴管．
故答案為：托盤天平、500ml的容量瓶、膠頭滴管；
（4）如圖2電解飽和食鹽水的反應：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，氯氣在水中有一定量的溶解，產(chǎn)生的Cl₂能與生成的NaOH反應NaCl、NaClO和H₂O，使得部分的Cl₂被消耗，所以同樣條件下收集到的Cl₂小于2L；b為電源正極，發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑，若將此裝置的b口密封住，則電解一段時間后，2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑①，2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O②，①+②得此消毒液的一個總反應方程式：NaCl+H₂O

通電  .

NaClO+H₂↑，
故答案為：＜；氯氣在水中有一定量的溶解，電解生成的氯氣與電解生成的NaOH發(fā)生了反應；NaCl+H₂O

通電  .

NaClO+H₂↑；
（5）A．陽離子交換膜僅允許Na⁺通過，電解時，陽極生成氯氣，消耗NaCl，則應在陽極補充NaCl，所以B為陰極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，故A錯誤；
B．電解時，陽極生成氯氣，消耗NaCl，W是稀的氯化鈉溶液，故B正確；
C．陰極生成OH^-，且Na⁺向陰極移動，則產(chǎn)品燒堿溶液從Z口導出，故C正確；
D．陽離子交換膜僅允許Na⁺通過，電解時，陽極生成氯氣，消耗NaCl，則應在陽極補充NaCl，所以A為陽極，a為電源正極，發(fā)生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，則B為陰極，b為電源負極，發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，故D錯誤；
故選BC．

點評：本題主要考查了在粗鹽提純的過程中所選用除雜和凈化的方法，掌握電解飽和食鹽水的反應原理是解答的關鍵，題目難度中等．