Question

11．氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图1所示：

（1）该流程中可以循环的物质是氯化钠、氢氧化钠．
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO${\;}_{4}^{2-}$等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，得到精制饱和食盐水．
①第一次精制过程中所加除杂试剂顺序不合理的是D
A．BaCl₂、NaOH、Na₂CO₃、HClB．BaCl₂、Na₂CO₃、NaOH、HCl
C．NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃、HCl D．Na₂CO₃、BaCl₂、NaOH、HCl
②一次精制后的食盐水仍会有少量的Ca²⁺、Mg²⁺，需要送入阳离子交换塔进行二次精制，若不经过二次精制，直接进入离子膜电解槽，这样会产生什么后果用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜．
（3）图2是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成），则A处产生的气体是Cl₂，F电极的名称是阴极．电解总反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8%～9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为Na₂SO₃+Cl₂+H₂O=Na₂SO₄+2HCl．

Answer 1

分析 （1）根据工艺流程图结合电解工艺的原料以及产物知识来判断；
（2）①除去钙离子选用碳酸钠溶液、除去镁离子选用氢氧化钠溶液、除去硫酸根离子选用氯化钡溶液，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，为了不引进新的杂质，应该先加入氢氧化钠，然后加入氯化钡，再加入碳酸钠，最后加热盐酸；加入的每种试剂必须过量，保证将所有杂质都能除去，反应完采用加热方法，除去剩余的氯化氢；
②根据处理后的盐水中还含有少量杂质离子对装置的影响角度来回答；
（3）电解池中，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，电解饱和食盐水，根据电极反应确定产物，根据电解池的工作原理来书写方程式；
（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠．

解答 解：（1）根据工艺流程图结中用到的原料以及产物，可以知道从阳极槽出来的淡盐水中含有氯化钠可以循环使用，电解产生的氢氧化钠可作为在进入电解槽前需要进行两次精制的原料，也是可以循环使用的物质，
故答案为：氯化钠、氢氧化钠；
（2）①先加入足量的NaOH，除去镁离子；然后加入过量BaCl₂，除去SO₄^2-、CO₃^2-；再加入过量Na₂CO₃ 除去Ca²⁺和过量的Ba²⁺；过滤后，滤液中加入过量的盐酸，除去溶液中剩余的碳酸根和氢氧化钠中的氢氧根，最后加热除去剩余的氯化氢，也可先加BaCl₂，再加入NaOH，但应保证，最后依次加入Na₂CO₃、HCl，为了将多余的杂质除掉，碳酸钠必须放在氯化钡的后面，故D错误，
故答案为：D；
②处理后的盐水中还含有少量杂质离子Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，对装置中的交换膜产生影响，
故答案为：用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜；
（3）电解池中，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，所以1是阳极，电解饱和食盐水，在阳极上电极反应为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，产生的是氯气，在阴极上产生的是氢气，电解饱和食盐水的原理方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：Cl₂；阳极；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，即Na₂SO₃+Cl₂+H₂O=Na₂SO₄+2HCl，
故答案为：Na₂SO₃+Cl₂+H₂O=Na₂SO₄+2HCl．

点评 本题以氯碱工业为载体，考查物质的分离、提纯、化学工艺流程题的解题方法等知识，侧重于学生的分析能力、实验能力和评价能力的考查，注意电解池的工作原理的灵活应用是关键，题目难度中等．