Question

【题目】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Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42－[c(SO42－)>c(Ca2+)]。精制流程如下(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________。

④过程III中Na2SO3的作用是除去盐水b中的NaClO，参加反应的Na2SO3与NaClO的物质的量之比为________。

Answer 1

【答案】NaOH 2Cl－+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH－ Cl2与水反应：Cl2+H2OH++Cl－+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出 Mg(OH)2 2NH4++3Cl2+8OH－=N2↑+6Cl－+8H2O SO42－、Ca2+ 1：1

【解析】

（1）依据装置图中氯气和氢气生成的位置判断，生成氯气的一极为电解池的阳极，生成氢气的一极为电解池的阴极，溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液中的Na+通过阳离子交换膜向阴极移动，则溶液A为氢氧化钠溶液；

（2）电解饱和食盐水，依据电极反应判断生成的产物，书写离子方程式；

（3）根据阳极产物和平衡移动原理分析；

（4）①由于溶液中含有Mg2+，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；

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－=N2↑+6Cl－+8H2O；

③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SO42-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；

④NaClO具有强氧化性，可将Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式为Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl，参加反应的Na2SO3与NaClO的物质的量之比为1:1。据此解答。

（1）依据装置图中氯气和氢气生成的位置判断，生成氯气的一极为电解池的阳极，生成氢气的一极为电解池的阴极，溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气，氢氧根离子浓度增大，溶液中的Na+通过阳离子交换膜向阴极移动，则溶液A为氢氧化钠溶液。本小题答案为：NaOH。

（2）电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大生成氢氧化钠，反应的离子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。本小题答案为：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。

（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3的作用是促使化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO向左移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出。本小题答案为：Cl2与水反应：Cl2+H2OH++Cl－+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出。

（4）①由于溶液中含有Mg2+，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。本小题答案为：Mg(OH)2。

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－=N2↑+6Cl－+8H2O。 本小题答案为：2NH4++3Cl2+8OH－=N2↑+6Cl－+8H2O。

③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SO42-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。本小题答案为：SO42－、Ca2+。

④NaClO具有强氧化性，可将Na2SO3氧化成Na2SO4，方程式为Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl，参加反应的Na2SO3与NaClO的物质的量之比为1:1。本小题答案为：1:1。