Question

12．某氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如图：

依据图，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值升高．（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Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；
（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多选倒扣分）
a．Ba（OH）₂ b．Ba（NO₃）₂ c．BaCl₂
（4）为有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，加入试剂的合理顺序为bc（选填a、b、c多选倒扣分）
a．先加NaOH，后加Na₂CO₃，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Na₂CO₃
（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过浓缩、冷却、过滤（填写操作名称）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2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．

Answer 1

分析 （1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上氯离子放电生成氯气；与电源负极相连的电极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近有NaOH生成，导致溶液碱性增强；
（2）精制过程中，加入氯化钡，可以将杂质离子硫酸根除去；加入氢氧化钠，可以将杂质离子镁离子除去；加入碳酸钠，即可以将杂质钙离子除去，还可以将多余的钡离子除去；
（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）由于NaOH的溶解度大于NaCl，通过蒸发浓缩、冷却、结晶和过滤后可除去后经过滤除去NaCl；
（6）电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠溶液，氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水．

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）精制过程中，加入氯化钡，可以将杂质离子硫酸根除去，即Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，加入氢氧化钠，可以将杂质离子镁离子除去，即Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，加入碳酸铵，即可以将杂质钙离子除去，还可以将多余的钡离子除去，即Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓，
故答案为：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Ba²⁺+CO₃^2-=BaCO₃↓；     
（3）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；
（4）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，显然只有选项bc符合，故答案为：bc；
（5）氢氧化钠的溶解度随温度的升高而增大，但是氯化钠的溶解度受温度的影响不大，则在温度高的时候，生成氢氧化钠晶体即可除去氯化钠，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是：蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤；
故答案为：浓缩；过滤；
（6）电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠溶液，氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑、Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．

点评 本题考查粗盐提纯、电解原理等知识点，明确离子发生的反应、离子放电顺序及物质性质是解本题关键，注意除杂时要除去杂质且不能引进新的杂质，注意（4）题加入除杂剂的先后顺序，为易错点．