Question

7．氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下依據(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上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH升高（選填“不變”“升高”或“下降”）．
（2）工業(yè)食鹽含Ca²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)．精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Mg²⁺+OH^-=Mg （OH）₂↓．
（3）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（選填a，b，c多選扣分）  a．Ba（OH）₂       b．Ba（NO₃）₂        c．BaCl₂
（4）為有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，加入試劑的合理順序?yàn)閎、c（選填a、b、c多選扣分）．
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
（5）脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過蒸發(fā)、冷卻、過濾（填寫操作名稱）除去NaCl
（6）在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl₂與NaOH反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，Cl₂與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H₂，相應(yīng)的化學(xué)方程式為NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

Answer 1

分析 與電源正極相連的電極為電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，與電源負(fù)極相連的電極為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂O+2^_e-=2OH^-+H₂↑，精制過程發(fā)生反應(yīng)為鈣離子與碳酸根離子反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，鎂離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀．除去硫酸根離子的同時(shí)不能引入新的離子，而氯離子和氫氧根離子溶液中本身就含有，故硝酸鋇不行．NaOH的溶解度隨溫度的升高而變大，NaCl的溶解度隨溫度的升高基本不變，利用溶解度差異可以除去NaCl．
（1）電解食鹽水，與正極相連為陽極，生成氯氣，與電源負(fù)極相連為陰極，生成氫氣和NaOH；
（2）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(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質(zhì)；
（4）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應(yīng)注意碳酸鈉在鋇試劑之后；
（5）根據(jù)氫氧化鈉和氯化鈉的溶解度隨溫度的變化關(guān)系來確定實(shí)現(xiàn)氯化鈉和氫氧化鈉分離獲得氯化鈉的方法；
（6）根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出反應(yīng)方程式，可理解為氯化鈉溶液電解生成氫氧化鈉和氯氣和氫氣，氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，兩反應(yīng)相加即可總反應(yīng)．

解答 解：（1）電解食鹽水，與正極相連為陽極，生成氯氣，該電極反應(yīng)為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，與電源負(fù)極相連為陰極，生成氫氣和NaOH，生成堿，所以pH升高，
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；升高；
（2）Ca²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)與碳酸鈉、NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，
故答案為：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；Mg²⁺+OH^-=Mg （OH）₂↓；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質(zhì)，選Ba（NO₃）₂會(huì)引入雜質(zhì)硝酸根離子，所以選ac，
故答案為：a、c；
（4）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應(yīng)注意碳酸鈉在鋇試劑之后，是為除去過量的鋇離子，顯然只有選項(xiàng)bc符合，
故答案為：b、c；     
（5）氫氧化鈉的溶解度隨溫度的升高而增大，但是氯化鈉的溶解度受溫度的影響不大，所以氫氧化鈉和氯化鈉分離的方法是：通過加熱蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻、過濾除去NaCl，
故答案為：蒸發(fā)；過濾；      
（6）若氯氣和氫氧化鈉充分接觸，產(chǎn)物僅是次氯酸鈉和氫氣，則發(fā)生2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，Cl₂+2NaOH=═NaCl+NaClO+H₂O，總的反應(yīng)為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，
故答案為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查粗鹽提純及電解原理，明確發(fā)生的離子反應(yīng)及電解反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，注意除雜不能引入新的雜質(zhì)及試劑的添加順序，題目難度中等．