Question

工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其设备示意图如图：
（1）图1是离子交换膜法（允许钠离子通过，不允许氧氧根与氯离子通过）电解饱和食盐水，电解槽阳极产生的气体是

 

，NaOH溶液的出口为

 

（填字母），精制饱和食盐水的进口为

 

（填字母），干燥塔中应使用的液体是

 

．
（2）某同学设计了以下操作流程来除去混在氯化钠固体中的少量硫酸钠和氯化钙．

①试剂A是

 

．
②操作a得到的滤渣的成分是

 

，在实验室中进行操作口需要的仪器是：铁架台（带铁圈）、滤纸、烧杯、

 

、

 

．
③加入试剂C调节滤液pH的离子反应方程式是

 

．
（3）Ag₂O₂是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH中加入适量AgNO₃溶液，生成Ag₂O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K₂S₂O₈溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到同体样品．反应方程式为：2AgNO₃+4KOH+K₂S₂O₈

△   .

Ag₂O↓+2KNO₃+K₂SO₄+2H₂O
回答下列问题：
①上述制备过程中，检验沉淀是否洗涤完全的方法是

 

．
②银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag₂O₂转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，写出该电池反应方程式：

 

．

Answer 1

考点：电解原理,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,电化学专题

分析：（1）电解饱和食盐时阳极阴离子Cl^-、OH^-放电，Cl^-的放电能力强于OH^-，阳极发生的方程式为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，阴极：2H⁺+2e^-═H₂↑；H₂、2NaOH在阴极，NaOH溶液的出口为a，Cl₂在阳极，精制饱和食盐水从阳极进入，要干燥Cl₂需要用酸性干燥剂或中性干燥剂．
（2）①欲除去溶液I中的CaCl₂、Na₂SO₄，则用氯化钡除掉硫酸钠，用碳酸钠除掉氯化钙与多余的氯化钡；试剂过量使杂质离子全部沉淀下来；
②根据化学反应及物质的溶解性分析沉淀的物质；根据过滤操作确定仪器；
③在滤液中加盐酸的作用，应考虑除去Na₂CO₃溶液；
（3）①根据硫酸根离子的检验方法：遇到含钡离子的物质会出现白色沉淀来回答；
②电池放电时正极的Ag₂O₂ 转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，反应还应有KOH参加．

解答： 解：（1）电解饱和食盐时阳极阴离子Cl^-、OH^-放电，Cl^-的放电能力强于OH^-，
阳极：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
阴极：2H⁺+2e^-═H₂↑；
总反应为：2NaCl+2H₂O

通电  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
阴极：氢离子放电，产生氢气．致使氢氧根离子浓度增大，钠离子和氢氧根离子的增大都发生在阴极室，所以a出口导出的液体是氢氧化钠溶液；
阳极：氯离子放电，产生氯气，致使钠离子浓度升高，通过阳离子交换膜到达阴极室．所以d入口应加入精制饱和食盐水；
要干燥Cl₂需要用酸性干燥剂浓硫酸．
故答案为：氯气；a；d；浓硫酸；
（2）①欲除去溶液I中的CaCl₂、Na₂SO₄，则用氯化钡除掉硫酸钠，用碳酸钠除掉氯化钙与多余的氯化钡；试剂BaCl₂需要过量的原因是使硫酸根沉淀完全，
故答案为：Ba（OH）₂或BaCl₂；
（2）氯化钡和硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀，碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀，故过滤后得到的沉淀成分有碳酸钡、硫酸钡、碳酸钙；过滤操作需要仪器铁架台（带铁圈）、滤纸、烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：CaCO₃、BaCO₃、BaSO₄；漏斗；玻璃棒；
（3）在滤液中加盐酸可以跟氢氧化钠和过量的碳酸钠反应，离子方程式为：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑，
故答案为：CO₃^2-+2H⁺═H₂O+CO₂↑；
（4）①上述制备过程中，检验沉淀是否洗涤完全可以检验洗涤液中是否含有硫酸根离子，可以加入硝酸钡来检验，
故答案为：取少许最后一次洗涤液，滴入1～2滴硝酸钡溶液，若不出现白色混浊，表示已沉淀完全；
②是否含有电池放电时正极的Ag₂O₂ 转化为Ag，负极的Zn转化为K₂Zn（OH）₄，反应还应有KOH参加，反应的方程式为Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn（OH）₄+2Ag，
故答案为：Ag₂O₂+2Zn+4KOH+2H₂O=2K₂Zn（OH）₄+2Ag．

点评：本题综合考查学生电解池的工作原理，物质的性质、除杂、离子的检验等方面的知识，注意知识的迁移和应用是关键，难度中等．