Question

5．食盐是日常生活必需品，也是重要的化工原料．
（1）某种粗盐含有少量Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等杂质离子，实验室提纯该粗盐的流程如下：
粗盐溶解$\stackrel{加入试剂}{→}$ $\stackrel{过滤}{→}$滤液$\stackrel{适量盐酸}{→}$ $\stackrel{蒸发、结晶、烘干}{→}$纯NaCl
提供的试剂有：
a．饱和Na₂CO₃溶液        b．饱和K₂CO₃溶液       c．NaOH溶液
d．BaCl₂溶液               e．Ba（NO₃）₂溶液
欲除去粗盐溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-离子，需依次加入三种试剂，顺序依次为dca（或dac或cda）（填序号）
（2）食盐是工业上生产氯气和烧碱的重要原料．下图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）．
①F电极是阴极 （填阴极或阳极）；G处进口的物质是精制的饱和食盐水电解总反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
②通电几分钟后，如果将直流电源的正负极与电极接反，在电极F附近可以观察到的现象是溶液中产生白色沉淀，然后迅速灰绿色，最终变为红褐色，碳钢网电极被腐蚀
（3）采用无膜电解槽电解饱和食盐水（离子交换膜更换为搅拌器），可制取次氯酸钠溶液作消毒液，制取消毒液的离子反应方程式为2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O（或Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑），当收集到22.4L标准状况下的H₂时，理论上所得混合溶液中次氯酸钠的质量最多为74.5g．

Answer 1

分析 （1）把杂质转化为沉淀或气体除去，除钙离子用碳酸根，除镁离子用氢氧根，除硫酸根用钡离子．要注意除杂质的顺序，后加的试剂最好能把前面先加是过量试剂除掉；
（2）①工业电解饱和食盐水，依据图装置分析，钠离子移向F极，说明F为阴极，E电极为阳极析出的是氯气，F电极析出的是氢气；
②将直流电源的正负极与电极接反，E极为阴极，F为阳极；
（3）氯气与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；每生成1mol氢气生成1mol氯气和2mol氢氧根离子，1mol氯气和2mol氢氧根离子反应生成1mol次氯酸钠．

解答 解：（1）除去粗盐中的可溶性杂质：Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-时，可以加入过量NaOH（去除镁离子和铁离子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入过量BaCl₂（去除硫酸根离子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入过量Na₂CO₃（去除钙离子的多余的钡离子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃，碳酸钠必须加在氯化钡之后，氢氧化钠和氯化钡可以颠倒加入的顺序，
故答案为：d c a（或d a c或c d a）；
（2）①工业电解饱和食盐水，依据图装置分析，钠离子移向F极，说明F为阴极，E电极为阳极析出的是氯气，F电极析出的是氢气，G处进口的物质是精制的饱和食盐水，离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：阴极；精制的饱和食盐水；2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
②E极为阴极，F为阳极，在阳极上活泼金属失电子，铁失电子生成二价铁离子，在阴极上氢离子得电子生成氢气，氢氧根浓度增大，生成氢氧化铁，氢氧化铁易被氧化，
故答案为：溶液中产生白色沉淀，随后沉淀变为灰绿色，甚至变为红褐色，碳钢网电极被腐蚀；
（3）制取消毒液的离子反应方程式为：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O（或Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑），根据反应可知收集到标况下22.4L即1molH₂时可同时生成1mol氯气，1mol氯气和2mol氢氧根离子反应生成1mol次氯酸钠，则生成次氯酸钠的质量为：1mol×74.5g/mol=74.5g，
故答案为：2OH^-+Cl₂=Cl^-+ClO^-+H₂O（或Cl^-+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO^-+H₂↑）；74.5g．

点评 本题考查粗盐提纯、电解原理，题目难度不大，明确实验原理为解答关键，注意掌握电解原理内容及应用方法，试题培养了学生的分析能力及综合应用能力．