Question

氯堿工業(yè)是最基本的化學工業(yè)之一，其主要原理基于電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，它的產品燒堿和氯氣以及氫氣應用廣泛。請回答下列問題：

（1）電解前，如果粗鹽中SO42- 含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42- ，該鋇試劑可以是______________(填字母代號)。

a．Ba(OH)2　　   b．Ba(NO3)2　　     c．BaCl2

（2）“鹽泥”是電解食鹽水過程中形成的工業(yè)“廢料”。某工廠的鹽泥組成如下：

成分	NaCl	Mg(OH)2	CaCO3	BaSO4	其他不溶物
質量分數(％)	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

利用鹽泥生產MgSO4·7H2O晶體的工藝流程如下圖所示。

回答下列問題：

①酸洗過程中加入適量硫酸控制pH為5左右，反應溫度在50℃左右。持續(xù)攪拌使之充分反應，以使Mg(OH)2充分溶解并轉化為MgSO4，CaCO3在此過程中轉化為CaSO4，請解釋此轉化得以發(fā)生的原因                              。

②過濾所得濾渣的主要成分為                                          。

③根據下圖分析，蒸發(fā)結晶過濾所得晶體A主要成分為                     。

④真空干燥MgSO4·7H2O晶體的原因是                    。

（3）已知NaCl在60 ℃的溶解度為37.1 g，現電解60 ℃精制飽和食鹽水1371 g，經分析，電解后溶液密度為1.37 g·cm-3，其中含有20 g NaCl，則電解后NaOH的物質的量濃度為________________mol·L-1。

Answer 1

【知識點】粗鹽提純；物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用  J5 

【答案解析】（1）ac（多選或者少選或者錯選一律扣1分，扣完為止）

（2）①硫酸能與碳酸鈣反應，攪拌過程中產生的CO2不斷逸出，碳酸鈣轉化為硫酸鈣

②BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物質（答出BaSO4即可）      

③NaCl

④減小壓強，降低水的沸點，避免干燥溫度過高而失去結晶水（答到防止加熱溫度過高失去結晶水給1分，答到真空或者減壓降低水的沸點給1分）

（3）7.14（未保留三位有效數字扣一分）

   解析：（1）除去SO42-應用Ba2+，在除雜過程中不能引入新的雜質，故只能選擇BaCl2。

（2）①在此過程中是生產MgSO4•7H2O，故應加入硫酸，加入的硫酸與CaCO3發(fā)生反應生成CO2，在攪拌過程中CO2不斷逸出，使平衡CaCO3+H2SO4⇌CaSO4+H2O+CO2↑不斷向右移動，而使CaCO3轉化為CaSO4。
②過濾得到不溶于硫酸的物質，而CaSO4、BaSO4不溶于硫酸，故過濾所得濾渣的主要成分為CaSO4、BaSO4、其它不溶物質；
③在此過程中是根據在不同溫度下不同物質的溶解度的不同而把其中的雜質除掉，故晶體A主要成分為氯化鈉；

④真空干燥MgSO4•7H2O晶體防止失去結晶水。

（3）設1371gt℃時飽和食鹽水中含有氯化鈉的質量為x．

1371 g/x=(100g+37.1g)/ 37.1 g

x=371g

電解后溶液中含有20 g NaCl，故電解的NaCl的質量為371g—20 g=351g，

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
117     80

351g    m   

117/351=80/m

 m (NaOH)=240g

n (NaOH)=6mol

同理根據上面的計算可以得到生成的氫氣、氯氣的質量分別為6g、213g，故電解完溶液的質量為1371 g—6g—213g=1152g，電解后溶液的體積為1152g/1.37 g·cm-3=841mL=0.841L，故NaOH的物質的量濃度C=n/V=7.14 mol·L-1

【思路點撥】本題考查了（1）物質的分離提純，題目難度不大，根據除雜是不能引入新的雜質、不能影響被提純的物質的性質和量，并且操作簡單可行，除雜時要結合物質的物理性質和化學性質進行分離；（2）含雜質物質的化學方程式計算和溶質質量分數的計算，難度較大．計算反應后溶液質量時，用反應前溶液質量減去生成氣體的質量時，不但要減去氯氣的質量，還要減去氫氣的質量。故本題綜合性較強。