Question

18．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为2Cl^--2e→Cl₂；与电源负极相连的电极附近，溶液pH升高（选填：不变、升高或下降）．
（2）工业食盐含Ca²⁺、Mg²⁺等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为Ca²⁺+CO₃^2-→CaCO₃↓，Mg²⁺+2OH^-→Mg（OH）₂↓．
（3）如果粗盐中SO₄^2-含量较高，必须添加钡试剂除去SO₄^2-，该钡试剂可以是ac（选填：a、b、c）
a．Ba（OH）₂    b．Ba（NO₃）₂　    c．BaCl₂
（4）为有效除去Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-，加入试剂的合理顺序为bc
a．先加NaOH，后加NaCO₃，再加钡试剂
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na₂CO₃
c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na₂CO
（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发、冷却过滤、（填操作名称）除去NaCl．
（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl₂与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl₂与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H₂，相应的化学方程式为．

Answer 1

分析 由流程可知，粗盐加水化盐溶解后，加NaOH除去镁离子，加碳酸钠除去钙离子，精制后得到的沉渣为CaCO₃、Mg（OH）₂；精制后的食盐水电解生成NaOH、氢气、氯气，最后脱盐（NaCl等）得到高浓度的NaOH溶液，
（1）电解氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近生成氢氧化钠；
（2）用可溶性的碳酸钠除去钙离子，用NaOH除去镁离子；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质；
（4）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后．
（5）根据氯化钠的溶解度随温度变化不大的特征进行分析；
（6）根据反应物和生成物写出反应方程式．

解答 解：（1）电解食盐水，与正极相连为阳极，生成氯气，该电极反应为2Cl^--2e^-═Cl₂↑，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH，生成碱，所以pH升高，
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；升高；
（2）Ca²⁺、Mg²⁺等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀，离子反应分别为Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，
故答案为：Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；
（3）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后，是为除去过量的钡离子，显然选项bc符合，故答案为：bc；
（4）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO₃）₂会引入杂质硝酸根离子，所以选ac，故答案为：ac；
（5）因为氯化钠的溶解度随着温度变化不大，所以可以采用蒸发溶剂结晶的方法，然后过滤制得晶体，从而除去氢氧化钠中的氯化钠，故答案为：蒸发；过滤；
（6）若氯气和氢氧化钠充分接触，产物仅是次氯酸钠和氢气，则发生的反应为 NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，
故答案为：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

点评 本题考查粗盐提纯及电解原理，明确发生的离子反应及电解反应是解答的关键，注意除杂不能引入新的杂质及试剂的添加顺序，题目难度中等．