Question

氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如圖：依據(jù)上圖完成下列問題：

（1）在電解過程中反應的離子方程式為

 

，陰極上生成氣體的電子式為

 

．
（2）精制過程中除去陽離子中的Ca²⁺、Mg²⁺等雜質，除去Mg²⁺的離子方程式為

 

，調節(jié)pH值加入的試劑為

 

，加入之前進行的操作為

 

．
（3）精制過程要除去SO₄^2-，可選擇下列溶液中的

 

（填字母序號）．
a．Ba（OH）₂           b．Ba（NO₃）₂          c．BaCl₂
（4）在實際生產(chǎn)中也可以用BaCO₃除去SO₄^2-（已知溶解度BaSO₄＜BaCO₃），試用平衡移動原理加以解釋：

 

．
（5）脫鹽工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過蒸發(fā)、

 

、

 

（填操作名稱）而制得50%的NaOH溶液．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：粗鹽溶解加入氫氧化鈉、碳酸鈉溶液精制，過濾得到濾液，調節(jié)濾液PH，得到精鹽電解飽和食鹽水得到氯氣和氫氣，加入10%氫氧化鈉溶液和16%氯化鈉溶液脫鹽得到氯化鈉晶體和50%氫氧化鈉溶液，氯化鈉晶體重新溶解進行重結晶；
（1）電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，其反應為2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，該在電解過程中，與電源正極相連的電極發(fā)生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，與電源負極相連的電極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）精制過程就是將雜質離子轉化為沉淀除去的過程，Ca²⁺、Mg²⁺等雜質與碳酸鈉、NaOH反應轉化為沉淀；過濾沉淀后加入適量稀鹽酸到不再生成氣體除去過量氫氧根離子和碳酸根離子；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質；當加入多種除雜試劑時，后面的試劑要為前面的操作去除殘余，所以就要注意考慮先后的順序，為有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應注意碳酸鈉在鋇試劑之后；
（4）依據(jù)沉淀溶解平衡平衡移動影響因素分析，結合溶解度分析判斷；
（5）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；
（6）電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉．

解答： 解：（1）電解飽和食鹽水的反應：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，該反應中NaCl與NaOH完全電離，則該反應的離子反應為2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，與正極相連為陽極，生成氯氣，該電極反應為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，與電源負極相連為陰極，生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的電子式為H：H，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

通電  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，H：H；
（2）Mg²⁺和NaOH反應轉化為沉淀，離子反應為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，過濾沉淀后加入適量稀鹽酸到不再生成氣體除去過量氫氧根離子和碳酸根離子，所以調節(jié)pH值加入的試劑為為稀鹽酸，在加入之前需要把沉淀過濾后再加入，否則生成的沉淀會溶解；
故答案為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；稀鹽酸，過濾；
（3）除雜的基本原則是除雜而不引雜，就是不能引入新的雜質．對于該混合物而言，氫氧根離子和氯離子都不是雜質，
而硝酸根離子卻是雜質，所以可以選用氫氧化鋇，也可以選用氯化鋇，但是不能選用硝酸鋇，
故答案為：ac；
（4）由于BaSO₄比BaCO₃的溶解度小，SO₄^2-促使BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2- （aq）平衡正向移動，生成更難溶的BaSO₄沉淀；
故答案為：由于BaSO₄比BaCO₃的溶解度小，SO₄^2-促使BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2- （aq）平衡正向移動，生成更難溶的BaSO₄沉淀；
（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)、冷卻、結晶、過濾除去NaCl，
故答案為：結晶；過濾；

點評：本題考查粗鹽提純及電解原理，明確發(fā)生的離子反應及電解反應是解答的關鍵，注意除雜不能引入新的雜質及試劑的添加順序，題目難度中等．