Question

某学习小组在实验室以食盐为原料模拟氯碱工业．步骤有①粗盐的提纯、②电解饱和食盐水．具体流程如下：
第一步：粗盐（含）的提纯．

请回答：
（1）试剂丙的化学式为______，目的是除去溶液B中的______ （写离子符号）．
（2）用离子方程式表示溶液C中加入HCl后发生的化学反应：______．
（3）溶液E中含有的离子是______（写离子符号）．
第二步：用提纯后的食盐晶体制备化工产品烧碱和产品甲．


请回答：
（4）设备II内火焰的颜色是______．其化学反应为______．
（5）设备Ⅰ中电解一段时间后，测得溶液的pH值为13．若以电解100mL．溶液计算（忽略溶液体积的变化），此时阴极产生气体的体积是______mL．若恢复原溶液的成分和浓度，需要加入______（物质名称）______g．
（6）若粗盐不经过第一步的提纯，直接进入第二步中的设备I，设备I中溶液出现的现象是______．电解时发生反应的离子方程式为______、______．

Answer 1

解：（1）欲除去溶液I中的Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-，则用氢氧化镁除掉Mg²⁺，用氯化钡除掉SO₄^2-，用碳酸钠除掉Ca²⁺与多余的Ba²⁺，根据流程图可知试剂丙为碳酸钠；其作用为除掉掉Ca²⁺与多余的Ba²⁺，故答案为：Na₂CO₃；Ca²⁺、Ba²⁺；
（2）溶液C中的成分为碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠、氯化钾，能与盐酸反应的有碳酸钠、氢氧化钠，离子方程式为：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，H⁺+OH^-=H₂O，
故答案为：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，H⁺+OH^-=H₂O；
（3）根据溶液D中的成分为：氯化钠、氯化钾和过量的盐酸，操作甲为降温结晶，溶液E中含有氯化钠、氯化钾和过量的盐酸，含有的离子有：Na⁺、K⁺、H⁺、OH^-、Cl^-，
故答案为：Na⁺、K⁺、H⁺、OH^-、Cl^-．
（4）根据电解饱和食盐水得到氢氧化钠、氢气、氯气，氢气在氯气中燃烧火焰呈苍白色，故答案为：苍白色；H₂+Cl₂2HCl；
（5）溶液的pH值为13，c（OH^-）=0.1mol/L，n（NaOH）=cV=0.1mol/L×0.1L=0.01mol
2NaCl+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
2 1 1
0.01mol n（Cl₂） n（H₂）
n（Cl₂）=0.005mol n（H₂）=0.005mol
阴极产生的氢气的体积n（氢气）=0.005mol×22.4L/mol=0.112L=112mL，
m（Cl₂）+m（H₂）=0.005mol×71g/mol+0.005mol×2g/mol=0.365g，
所以若恢复原溶液的成分和浓度，需要加入氯化氢，其质量为：0.365g；
故答案为：112；氯化氢；0.365；
（6）电解食盐水产生氢氧化钠：2NaCl+2H₂O2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，氢氧化钠能和镁离子反应生成沉淀：2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓，
故答案为：溶液中出现白色沉淀；2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；2OH^-+Mg²⁺=Mg（OH）₂↓．
分析：（1）欲除去溶液I中的Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-，则用氢氧化镁除掉Mg²⁺，用氯化钡除掉SO₄^2-，用碳酸钠除掉Ca²⁺与多余的Ba²⁺，根据流程图可知试剂丙为碳酸钠；其作用为除掉掉Ca²⁺与多余的Ba²⁺；
（2）根据溶液C中的成分为碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠、氯化钾来分析；
（3）根据溶液D中的成分为：氯化钠、氯化钾和过量的盐酸，操作甲为降温结晶来分析；
（4）根据电解饱和食盐水得到氢氧化钠、氢气、氯气，氢气在氯气中燃烧火焰呈苍白色；
（5）根据2NaCl+2H₂O2NaOH+Cl₂↑+H₂↑来计算，若要恢复浓度，则通入氯化氢即可，其质量等于氢气和氯气的质量之和；
（6）根据溶液中的镁离子能和碱反应生成沉淀．
点评：本题主要考查了粗盐的提纯、电解饱和食盐水，涉及到物质的除杂和提纯，化学计算等，难度中等，试题综合性较大．