Question

氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示：

（1）溶液A的溶质是                   ；
（2）电解饱和食盐水的离子方程式是                              ；
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用                                                                   ；
（4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca^2＋、Mg^2＋、NH₄^＋、SO₄^2－[c(SO₄^2－＞c(Ca^2＋)]。精致流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池)：

①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是               。
②过程Ⅰ中将NH₄^＋转化为N₂的离子方程式是                                   
③BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，过程Ⅱ中除去的离子有                         

Answer 1

（1）NaOH （2分） （2）2Cl^－＋2H₂O2OH^－＋H₂↑＋Cl₂↑（2分）
（3）氯气与水反应：Cl₂＋H₂OHCl＋HClO，增大HCl的浓度可使平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的溢出。（2分）
（4）①Mg(OH)₂ （2分） ②2NH₄^＋＋3Cl₂＋8OH^－＝8H₂O＋6Cl^－＋N₂↑（2分）
③SO₄^2－、Ca^2＋ （2分）

解析试题分析：（1）电解时在电极的作用下，溶液中的阳离子向阴极作定向运动，阴离子向阳极作定向运动，所以电解饱和食盐水时Na^＋和H^＋向阴极运动并放电，但H^＋比Na^＋易得电子，所以H^＋首先放电，方程式为2H^＋+ 2e^－₌ H₂↑。由于H^＋是水电离出的，所以随着H^＋的不断放电，就破坏了阴极周围水的电离平衡，OH^－的浓度就逐渐增大，因此溶液A的溶质是NaOH。由于Cl^－比OH^－易失电子，所以在阳极上Cl^－首先放电，方程式为2Cl^－－2e^－＝Cl₂↑。因此电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl^－+ 2H₂O2OH^－+ H₂↑+ Cl₂↑。（2）见解析（1） （3）由于阳极上生成氯气，而氯气可溶于水，并发生下列反应Cl₂＋H₂OHCl＋HClO，根据平衡移动原理可知增大盐酸的浓度可使平衡向逆反应方向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的溢出。（4）由于溶液中含有Mg^2＋，所以用溶液A（即NaOH）调节溶液的pH时，会产生Mg(OH)₂沉淀，即盐泥a中还含有Mg(OH)₂；淡盐水中含有氯气，氯气具有强氧化性，可将NH₄⁺氧化为N₂，而氯气被还原成Cl^－，方程式为2NH₄^＋+ 3Cl₂ + 8OH^－₌8H₂O + 6Cl^－+ N₂↑；沉淀转化的实质就是沉淀溶解平衡的移动，一般说来，溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。由于BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，所以加入BaCO₃后，溶液中的SO₄^2－就结合Ba²⁺生成更难溶的BaSO₄沉淀，同时溶液中还存在Ca²⁺而CaCO₃也属于难溶性物质，因此还会生成CaCO₃沉淀。
考点：考查阿伏伽德罗常数、气体体积等相关知识。