Question

4．（1）氯碱工业是利用电解食盐水生产氯气、烧碱、氢气为基础的工业体系．
（2）电解前，为除去食盐水中的Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-等杂质离子，下列加入顺序合理的是D．
A．碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡     B．碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠
C．氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡     D．氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠
（3）“盐泥”是粗盐提纯及电解食盐水过程中形成的工业“废料”．某工厂的盐泥组成如下：

成    分	NaCl	Mg（OH）2	CaCO3	BaSO4	其他不溶于酸的物质
质量分数/%	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

为了生产七水硫酸镁，设计了以下工艺流程：

装置1中加入的酸应选用硫酸，加入的酸应适当过量，控制pH为5左右，反应温度在50℃左右．持续搅拌使之充分反应，以使Mg（OH）₂充分溶解并转化为MgSO₄，在此过程中同时生成CaSO₄．其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃（H₂O+CO₂↑）不断向右移动；．
装置2中滤渣的主要成分为CaSO₄、BaSO₄等其它不溶物质．
装置3中通入高温水蒸汽并控制温度在100～110℃，蒸发结晶，此时析出的晶体主要是NaCl．
用装置6（真空干燥器）干燥七水硫酸镁晶体的理由是防止失去结晶水．

Answer 1

分析 （1）电解饱和氯化钠溶液生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应物为氯化钠、水；
（2）除去Ca²⁺，可加入碳酸钠溶液，生成碳酸钙沉淀，除去Mg²⁺，可加入氢氧化钠溶液，生成氢氧化镁沉淀，除去硫酸根离子加入过量氯化钡溶液生成硫酸钡沉淀，加碳酸钠要放在加氯化钡之后，可以同时除去过量的钡离子；
（3）盐泥酸洗转化为硫酸镁、CaSO₄、BaSO₄，过滤将CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物质除掉，溶液中剩余硫酸镁和氯化钠．蒸发结晶得到氯化钠，冷却结晶得到硫酸镁．

解答 解：（1）电解饱和食盐水时，阳极是氯离子失电子生成氯气的过程：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；阴极是氢离子得电子生成氢气的过程为2H⁺+2e^-=H₂↑，总反应式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，氯碱工业是利用电解食盐水生产氯气、烧碱、氢气为基础的工业体系，
故答案为：氯气、烧碱、氢气；
（2）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D符合，故答案为：D．
（3）生产MgSO₄•7H₂O，应加入硫酸，搅拌过程中CO₂不断逸出，平衡向右移动，搅拌过程中CO₂不断逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃（H₂O+CO₂↑）不断向右移动；CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，过滤得到不溶于硫酸的物质，装置3中通入高温水蒸汽并控制温度在100～110℃，蒸发结晶，此时析出的晶体主要是为氯化钠装置6（真空干燥器）干燥七水硫酸镁晶体的理由是防止失去结晶水，
故答案为：硫酸；使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃（H₂O+CO₂↑）不断向右移动；CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物质；NaCl；防止失去结晶水．

点评 本题考查混合物分离提纯，为高频考点，把握物质的性质、性质差异及发生的反应为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意流程中发生的反应，题目难度中等．