Question

【題目】氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示。

(1)溶液A的溶質(zhì)是_______。

(2)電解飽和食鹽水的離子方程式是_______。

(3)電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3。用化學(xué)平衡移動原理解釋鹽酸的作用：_______。

(4)電解所用的鹽水需精制，去除有影響的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42－[c(SO42－)>c(Ca2+)]。精制流程如下(淡鹽水和溶液A來自電解池)：

①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是________。

②過程I中將NH4+轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是________。

③BaSO4的溶解度比BaCO3的小。過程II中除去的離子有________。

④過程III中Na2SO3的作用是除去鹽水b中的NaClO，參加反應(yīng)的Na2SO3與NaClO的物質(zhì)的量之比為________。

Answer 1

【答案】NaOH 2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH－ Cl2與水反應(yīng)：Cl2+H2OH++Cl－+HClO，增大HCl的濃度使平衡逆向移動，減少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出 Mg(OH)2 2NH4++3Cl2+8OH－=N2↑+6Cl－+8H2O SO42－、Ca2+ 1：1

【解析】

（1）依據(jù)裝置圖中氯氣和氫氣生成的位置判斷，生成氯氣的一極為電解池的陽極，生成氫氣的一極為電解池的陰極，溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，溶液中的Na+通過陽離子交換膜向陰極移動，則溶液A為氫氧化鈉溶液；

（2）電解飽和食鹽水，依據(jù)電極反應(yīng)判斷生成的產(chǎn)物，書寫離子方程式；

（3）根據(jù)陽極產(chǎn)物和平衡移動原理分析；

（4）①由于溶液中含有Mg2+，所以用溶液A（即NaOH）調(diào)節(jié)溶液的pH時，會產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，即鹽泥a中還含有Mg(OH)2；

②淡鹽水中含有氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，可將NH4+氧化為N2，而氯氣被還原成Cl-，方程式為2NH4++3Cl2+8OH－=N2↑+6Cl－+8H2O；

③沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動，一般說來，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小，所以加入BaCO3后，溶液中的SO42-就結(jié)合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀，同時溶液中還存在Ca2+，而CaCO3也屬于難溶性物質(zhì)，因此還會生成CaCO3沉淀；

④NaClO具有強(qiáng)氧化性，可將Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式為Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl，參加反應(yīng)的Na2SO3與NaClO的物質(zhì)的量之比為1:1。據(jù)此解答。

（1）依據(jù)裝置圖中氯氣和氫氣生成的位置判斷，生成氯氣的一極為電解池的陽極，生成氫氣的一極為電解池的陰極，溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣，氫氧根離子濃度增大，溶液中的Na+通過陽離子交換膜向陰極移動，則溶液A為氫氧化鈉溶液。本小題答案為：NaOH。

（2）電解飽和食鹽水，溶液中的氯離子在陽極失電子生成氯氣，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大生成氫氧化鈉，反應(yīng)的離子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。本小題答案為：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（3）電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3的作用是促使化學(xué)平衡Cl2+H2OHCl+HClO向左移動，減少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出。本小題答案為：Cl2與水反應(yīng)：Cl2+H2OH++Cl－+HClO，增大HCl的濃度使平衡逆向移動，減少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出。

（4）①由于溶液中含有Mg2+，所以用溶液A（即NaOH）調(diào)節(jié)溶液的pH時，會產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀，即鹽泥a中還含有Mg(OH)2。本小題答案為：Mg(OH)2。

②淡鹽水中含有氯氣，氯氣具有強(qiáng)氧化性，可將NH4+氧化為N2，而氯氣被還原成Cl-，方程式為2NH4++3Cl2+8OH－=N2↑+6Cl－+8H2O。 本小題答案為：2NH4++3Cl2+8OH－=N2↑+6Cl－+8H2O。

③沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動，一般說來，溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實現(xiàn)。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小，所以加入BaCO3后，溶液中的SO42-就結(jié)合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀，同時溶液中還存在Ca2+，而CaCO3也屬于難溶性物質(zhì)，因此還會生成CaCO3沉淀。本小題答案為：SO42－、Ca2+。

④NaClO具有強(qiáng)氧化性，可將Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式為Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl，參加反應(yīng)的Na2SO3與NaClO的物質(zhì)的量之比為1:1。本小題答案為：1:1。