Question

氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，其主要原理基于電解飽和食鹽水：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣以及氫氣應(yīng)用廣泛．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）電解前，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

 

（填字母代號(hào)）．
a．Ba（OH）₂　　   b．Ba（NO₃）₂　　     c．BaCl₂
（2）“鹽泥”是電解食鹽水過(guò)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(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

利用鹽泥生產(chǎn)MgSO₄?7H₂O晶體的工藝流程如圖1所示．

回答下列問(wèn)題：
①酸洗過(guò)程中加入適量硫酸控制pH為5左右，反應(yīng)溫度在50℃左右．持續(xù)攪拌使之充分反應(yīng)，以使Mg（OH）₂充分溶解并轉(zhuǎn)化為MgSO₄，CaCO₃在此過(guò)程中轉(zhuǎn)化為CaSO₄，請(qǐng)解釋此轉(zhuǎn)化得以發(fā)生的原因

 

．
②過(guò)濾所得濾渣的主要成分為

 

．
③根據(jù)如圖2分析，蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)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37.1g，現(xiàn)電解60℃精制飽和食鹽水1371g，經(jīng)分析，電解后溶液密度為1.37g?cm^-3，其中含有20g NaCl，則電解后NaOH的物質(zhì)的量濃度為

 

mol?L^-1．
．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）除去SO₄^2-應(yīng)用Ba²⁺，在除雜過(guò)程中不能引入新的雜質(zhì)，故只能選擇BaCl₂；
（2）①在此過(guò)程中是生產(chǎn)MgSO₄?7H₂O，故應(yīng)加入硫酸，加入的硫酸與CaCO₃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂，在攪拌過(guò)程中CO₂不斷逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑不斷向右移動(dòng)，而使CaCO₃轉(zhuǎn)化為CaSO₄；
②過(guò)濾得到不溶于硫酸的物質(zhì)，而CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，故過(guò)濾所得濾渣的主要成分為CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物質(zhì)；
③在此過(guò)程中是根據(jù)在不同溫度下不同物質(zhì)的溶解度的不同而把其中的雜質(zhì)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(jié)晶水；
（3）設(shè)1371gt℃時(shí)飽和食鹽水中含有氯化鈉的質(zhì)量為x．

1371g

x

=

100g+37.1g

37.1g

x=371g
電解后溶液中含有20g NaCl，故電解的NaCl的質(zhì)量為371g-20g=351g，
2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
117         80
351g        m

117

351

=

80

m

m=240g
n=6mol
同理根據(jù)上面的計(jì)算可以得到生成的氫氣、氯氣的質(zhì)量分別為6g、213g，故電解完溶液的質(zhì)量為1371g-6g-213g=1152g，電解后溶液的體積為

1152g

1.37g?cm -3

=841mL=0.841L，以此計(jì)算NaOH的物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）除去SO₄^2-應(yīng)用Ba²⁺，在除雜過(guò)程中不能引入新的雜質(zhì)，故只能選擇BaCl₂，故選：ac；
（2）①在此過(guò)程中是生產(chǎn)MgSO₄?7H₂O，故應(yīng)加入硫酸，加入的硫酸與CaCO₃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂，在攪拌過(guò)程中CO₂不斷逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑不斷向右移動(dòng)，而使CaCO₃轉(zhuǎn)化為CaSO₄，故答案為：硫酸能與碳酸鈣反應(yīng)，攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的CO2不斷逸出，碳酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣；
②過(guò)濾得到不溶于硫酸的物質(zhì)，而CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，故過(guò)濾所得濾渣的主要成分為CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物質(zhì)，故答案為：CaSO₄、BaSO₄等其它不溶酸的物質(zhì)；
③在此過(guò)程中是根據(jù)在不同溫度下不同物質(zhì)的溶解度的不同而把其中的雜質(zhì)除掉，故晶體A主要成分為氯化鈉，故答案為：NaCl；
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶體防止失去結(jié)晶水，故答案為：減小壓強(qiáng)，降低水的沸點(diǎn)，避免干燥溫度過(guò)高而失去結(jié)晶水；
（3）設(shè)1371gt℃時(shí)飽和食鹽水中含有氯化鈉的質(zhì)量為x．

1371g

x

=

100g+37.1g

37.1g

x=371g
電解后溶液中含有20g NaCl，故電解的NaCl的質(zhì)量為371g-20g=351g，
2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
117         80
351g        m

117

351

=

80

m

m=240g
n=6mol
同理根據(jù)上面的計(jì)算可以得到生成的氫氣、氯氣的質(zhì)量分別為6g、213g，故電解完溶液的質(zhì)量為1371g-6g-213g=1152g，電解后溶液的體積為

1152g

1.37g?cm -3

=841mL=0.841L，故NaOH的物質(zhì)的量濃度c=

n

V

=7.14mol?L^-1，故答案為：7.14．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了（1）物質(zhì)的分離提純，題目難度不大，根據(jù)除雜是不能引入新的雜質(zhì)、不能影響被提純的物質(zhì)的性質(zhì)和量，并且操作簡(jiǎn)單可行，除雜時(shí)要結(jié)合物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分離；（2）含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計(jì)算和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算，難度較大．計(jì)算反應(yīng)后溶液質(zhì)量時(shí)，用反應(yīng)前溶液質(zhì)量減去生成氣體的質(zhì)量時(shí)，不但要減去氯氣的質(zhì)量，還要減去氫氣的質(zhì)量，故本題綜合性較強(qiáng)．