Question

14．氯碱工业是以电解饱和食盐水为原理的重要化工生产业．
（1）电解饱和食盐水的化学方程式是2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
（2）电解时阳极区溶液的pH用盐酸控制在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用使氯气与水的反应（Cl₂+H₂O?HCl+HClO）平衡向右移动，减少氯气溶解；
（3）用于电解的食盐水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质．某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的BaCl₂（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的Na₂CO₃（填化学式）和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去．经检测发现滤液中仍含有一定量的SO₄^2-，解释其原因由于BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中的CO₃^2-较大时，BaSO₄会部分转化为BaCO₃
[已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10、K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9]．
（4）食盐水中若含有NH₄⁺，会在阳极产生难溶于水的NCl₃，写出该电极反应式NH₄⁺-6e^-+3Cl^-=NCl₃+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠；
（2）根据阳极产物和平衡移动原理分析；
（3）在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去．根据提供的Ksp数据，在后面加入碳酸钠时，发生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
（4）NH₄⁺被氧化生成NCl₃，可据此书写电极方程式．

解答 解：（1）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）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+H₂O?HCl+HClO向左移动，减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出，
故答案为：使氯气与水的反应（Cl₂+H₂O?HCl+HClO）平衡向右移动，减少氯气溶解；
（3）加入过量的Na₂CO₃和NaOH，可分别除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除杂的过程中每步加入的试剂必须是过量的，使离子除尽；过量的离子在下一步中必须出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，过量的钡离子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中存在大量CO₃^2-时，发生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）会部分转化为BaCO₃（s），
故答案为：BaCl₂； Na₂CO₃；由于BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，当溶液中的CO₃^2-较大时，BaSO₄会部分转化为BaCO₃；
（4）NH₄⁺被氧化生成NCl₃，电极方程式为NH₄⁺-6e^-+3Cl^-=NCl₃+4H⁺，故答案为：NH₄⁺-6e^-+3Cl^-=NCl₃+4H⁺．

点评 本题考查了海水资源的利用，提纯溴、镁的制备过程分析，该题侧重对学生基础知识的巩固与训练，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力，属于中等难度的试题，试题综合性强，注意把握电解原理以及电极方程式的书写，把握题给信息．