Question

9．氯元素（Cl）是最重要的“成盐元素”，主要以NaCl的形式存在于海水和陆地的盐矿中．食盐不仅是人体必需的物质，而且是重要的化工原料，从海水中提取氯并应用于工农业生产中的图示如下．
海水$\stackrel{结晶}{→}$粗盐$\stackrel{精制}{→}$饱和NaCl$\stackrel{电解}{→}$烧碱和氢气、氯气
（1）粗盐中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等杂质、精制后可得饱和NaCl溶液．精制时通常在溶液中依次加入的试剂及操作正确的是AC；
A．过量的BaCl₂→过量NaOH→过量Na₂CO₃→过滤→过量HCl
B．过量的NaOH→过量Na₂CO₃→过量BaCl₂过滤→过量HCl
C．过量的BaCl₂→过量Na₂CO₃→过量NaOH 过滤→过量HCl
D．过量的NaOH→过量 BaCl₂→过量Na₂CO₃过量HCl→过滤
写出加入盐酸后可能发生的化学反应的离子方程式H⁺+OH^-=H₂O、2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑．   
（2）工业上用电解饱和食盐水的方法制取烧碱和氢气、氯气．图E是电解饱和食盐水装置的一部分，请将装置补充完整，并标出阴阳极和通电时溶液中离子移动的方向．阴极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑；反应类型还原反应（填氧化或还原反应），总电极反应式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）在实验室中用浓盐酸与MnO₂共热可制取Cl₂．
①下列收集Cl₂的装置正确的是C；

②检验是否有氯气生成可采用的方法是CD；
A．用干燥的蓝色石蕊试纸               B．用干燥的有色布条
C．用湿润的淀粉碘化钾试               D．将气体通入硝酸银溶液
③将制得的Cl₂与Ca（OH）₂充分反应，可制得漂粉精，写出反应的化学方程式2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na₂CO₃溶液能除去过量的BaCl₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl₂溶液再加Na₂CO₃溶液，最后加入盐酸，据此进行解答；
（2）根据电解原理、电解饱和食盐水的反应原理将图1补充完整，然后写出电极反应、电极总反应方程式；
（3）①依据氯气物理性质（氯气是一种密度大于空气，可溶于水的有毒气体）和装置特点解答；
②氯气具有强氧化性，但是氯气不能使干燥的有色布条褪色，必须与湿润的有色布条，可以用硝酸银溶液、湿润的淀粉碘化钾试纸检验氯气，据此进行解答；
③氯气能够与氢氧化钙反应生成氯化钙、次氯酸钙和水，据此可制得漂粉精．

解答 解：（1）要先除硫酸根离子，然后再除钙离子，Na₂CO₃可以除去过量的钡离子，否则过量的钡离子不能完全除尽，至于加NaOH除去镁离子顺序不受限制，可放在加入BaCl₂之前或之后，因为过量的NaOH加HCl就可以调节了，只要将三种离子完全除去，过滤即可，最后加HCl除去过量的氢氧根离子碳酸根离子，反应的离子方程式为：，所以正确的操作顺序为：过量的BaCl₂→过量NaOH→过量Na₂CO₃→过滤→过量HCl或过量的BaCl₂→过量Na₂CO₃→过量NaOH 过滤→过量HCl，
故答案为：AC； H⁺+OH^-=H₂O、2H⁺+CO₃^2-=H₂O+CO₂↑；
（2）工业上用电解饱和食盐水的方法制取烧碱和氢气、氯气，电极为惰性电极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，电解过程中，阳极氯离子失去电子生成氯气，阴极水电离的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为：2H⁺+2e^-=H₂↑，电极总反应为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，据此将图补充完整为：，故答案为：；2H⁺+2e^-=H₂↑；还原反应；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）①A、导气管位置正确，因为氯气比空气重用向上排气方法，但只有进气口，无出气口，无法排出气体，故A错误；
B、此装置是用来收集比空气轻的气体，若收集氯气，需要短进长出，故B错误；
C、装置长进短出可以收集比空气重的气体氯气，剩余的氯气有毒需要用氢氧化钠溶液吸收，为防止倒吸，用倒扣在水面的漏斗，符合要求，故C正确；
D、氯气通入NaOH溶液会发生反应．氯气被氢氧化钠吸收，不能收集到氯气，故D错误；
故答案为：C；
②A、氯气在干燥的石蕊试纸上不会发生反应，所以试纸不会变色，无法检验，故A错误；
B、氯气要在湿润的环境下才能反应生成HClO，次氯酸使有色布条褪色，所以无法用干燥的有色布条检验氯气，故B错误；
C、用湿润的淀粉碘化钾试，氯气能够将碘离子氧化成碘单质，使试纸变蓝，可以检验氯气，故C正确；
D、将气体通入硝酸银溶液，氯气与水反应生成氯化氢和次氯酸，氯化氢电离出氯离子，能够与硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀，据此可以检验氯气，故D正确；
故答案为：CD；
③氯气与氢氧化钙反应的化学方程式为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O，故答案为：2Cl₂+2Ca（OH）₂=CaCl₂+Ca（ClO）₂+2H₂O．

点评 本题考查了物质的分离与提纯、氯气的化学性质及其应用，题目难度中等，试题题量较大，综合性较强，注意掌握氯气的化学性质，充分考查了学生对所学知识的掌握情况，试题有利于培养学生的分析、理解能力灵活应用所学知识的能力．