Question

氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如图：依据上图完成下列问题：

（1）在电解过程中反应的离子方程式为

 

，阴极上生成气体的电子式为

 

．
（2）精制过程中除去阳离子中的Ca²⁺、Mg²⁺等杂质，除去Mg²⁺的离子方程式为

 

，调节pH值加入的试剂为

 

，加入之前进行的操作为

 

．
（3）精制过程要除去SO₄^2-，可选择下列溶液中的

 

（填字母序号）．
a．Ba（OH）₂           b．Ba（NO₃）₂          c．BaCl₂
（4）在实际生产中也可以用BaCO₃除去SO₄^2-（已知溶解度BaSO₄＜BaCO₃），试用平衡移动原理加以解释：

 

．
（5）脱盐工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发、

 

、

 

（填操作名称）而制得50%的NaOH溶液．

Answer 1

考点：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

分析：粗盐溶解加入氢氧化钠、碳酸钠溶液精制，过滤得到滤液，调节滤液PH，得到精盐电解饱和食盐水得到氯气和氢气，加入10%氢氧化钠溶液和16%氯化钠溶液脱盐得到氯化钠晶体和50%氢氧化钠溶液，氯化钠晶体重新溶解进行重结晶；
（1）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，其反应为2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，该在电解过程中，与电源正极相连的电极发生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，与电源负极相连的电极发生2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）精制过程就是将杂质离子转化为沉淀除去的过程，Ca²⁺、Mg²⁺等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀；过滤沉淀后加入适量稀盐酸到不再生成气体除去过量氢氧根离子和碳酸根离子；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质；当加入多种除杂试剂时，后面的试剂要为前面的操作去除残余，所以就要注意考虑先后的顺序，为有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后；
（4）依据沉淀溶解平衡平衡移动影响因素分析，结合溶解度分析判断；
（5）根据氢氧化钠和氯化钠的溶解度随温度的变化关系来确定实现氯化钠和氢氧化钠分离获得氯化钠的方法；
（6）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠．

解答： 解：（1）电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，该反应中NaCl与NaOH完全电离，则该反应的离子反应为2Cl^-+2H₂O

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，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，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的电子式为H：H，
故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，H：H；
（2）Mg²⁺和NaOH反应转化为沉淀，离子反应为：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，过滤沉淀后加入适量稀盐酸到不再生成气体除去过量氢氧根离子和碳酸根离子，所以调节pH值加入的试剂为为稀盐酸，在加入之前需要把沉淀过滤后再加入，否则生成的沉淀会溶解；
故答案为：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；稀盐酸，过滤；
（3）除杂的基本原则是除杂而不引杂，就是不能引入新的杂质．对于该混合物而言，氢氧根离子和氯离子都不是杂质，
而硝酸根离子却是杂质，所以可以选用氢氧化钡，也可以选用氯化钡，但是不能选用硝酸钡，
故答案为：ac；
（4）由于BaSO₄比BaCO₃的溶解度小，SO₄^2-促使BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2- （aq）平衡正向移动，生成更难溶的BaSO₄沉淀；
故答案为：由于BaSO₄比BaCO₃的溶解度小，SO₄^2-促使BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2- （aq）平衡正向移动，生成更难溶的BaSO₄沉淀；
（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，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是：通过加热蒸发、冷却、结晶、过滤除去NaCl，
故答案为：结晶；过滤；

点评：本题考查粗盐提纯及电解原理，明确发生的离子反应及电解反应是解答的关键，注意除杂不能引入新的杂质及试剂的添加顺序，题目难度中等．