题目内容

15．电解食盐水可制取NaOH和二氧化氯（ClO2）
I：氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如图1：

依据如图完成下列问题：
（1）在电解过程中，阴极上生成气体的电子式为H：H．精制过程中除去溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，除去SO42-、Mg2+的最佳试剂为Ba（OH）2溶液．
（2）精制过程要除去SO42-，可选择下列溶液中的ac（填字母序号），并将加入的顺序以箭头符号（↓）的形式画在图2（精制过程中加入试剂从左到右的顺序为先后顺序）．
a．Ba（OH）2　　 b．Ba（NO3）2　 c．BaCl2
在实际生产中也可以用BaCO3除去SO42-（已知溶解度BaSO4小），试用平衡移动原理加以解释：由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SO42-促使BaCO3（s）?Ba2+（aq）+CO32-（aq）平衡正向移动，生成更难溶的BaSO4沉淀．
（3）脱盐工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发、冷却、结晶、过滤（填操作名称）而制得50%的NaOH溶液．
II：二氧化氯（ClO2）是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂．
氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2方法．该法工艺原理如图3．
其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2．
（4）工艺中可以利用的单质有H2、Cl2（填化学式），发生器中生成ClO2的化学方程式为2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O．
（5）纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2．完成反应的化学方程式：
□C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4═□ClO2↑+□CO2↑+18H2O+□Na2SO4
ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl-．处理含CN-相同时的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的2.5倍．

分析 Ⅰ．粗盐当中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质，SO42-、Ca2+、Mg2+等分别与BaCl2溶液或氢氧化钡、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，最后加入盐酸调节pH，除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，除去SO42-，也可加入BaCO3，因BaSO4比BaCO3的溶解度小，SO42-促使BaCO3（s）?Ba2+（aq）+CO32-（aq）平衡正向移动，电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠，将电解液进行蒸发浓缩，冷却结晶，可分离氢氧化钠和氯化钠，其中氯化钠和循环使用；
Ⅱ．（4）电解饱和食盐水生成H2、Cl2和NaOH；故可以利用的单质为H2、Cl2，合成HCl，根据流程图可知加入物质为NaClO3和HCl，生成ClO2；可以写出方程式，并用化合价升降法配平得到；
（5）纤维素为多糖，水解最终产物为葡萄糖（C6H12O6），具有还原性，可将NaClO3还原得到ClO2．Cl从+5到+4价，降低1价，葡萄糖（C6H12O6）C均价为0，到+4价，升高4价，然后配平得到；
每摩尔Cl2得到2mol电子，而每摩尔ClO2得到5mol电子，故为2.5倍．

解答 解：Ⅰ．（1）电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑，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，精制过程中除去溶液中的Mg2+可加入碱，除去SO42-可加入钡盐或碱，则除去SO42-、Mg2+的最佳试剂为Ba（OH）2溶液，
故答案为：H：H；Ba（OH）2溶液；
（2）添加钡试剂除去SO42-，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，SO42-、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，最后加入盐酸调节pH，除去过量的Na2CO3溶液和NaOH溶液，除去SO42-，则顺序为，除去SO42-，也可加入BaCO3，因BaSO4比BaCO3的溶解度小，SO42-促使BaCO3（s）?Ba2+（aq）+CO32-（aq）平衡正向移动，
故答案为：a．c；；由于BaSO4比BaCO3的溶解度小，SO42-促使BaCO3（s）?Ba2+（aq）+CO32-（aq）平衡正向移动，生成更难溶的BaSO4沉淀；
（3）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；
Ⅱ．（4）电解饱和食盐水生成H2、Cl2和NaOH；故可以利用的单质为H2、Cl2，合成HCl，根据流程图可知加入物质为NaClO3和HCl，生成ClO2；发生氧化还原反应，NaClO3被还原生成ClO2，HCl被氧化生成Cl2，同时生成水，反应的化学方程式为2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O，
故答案为：H2、Cl2； 2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O；
（5）纤维素为多糖，水解最终产物为葡萄糖（C6H12O6），具有还原性，可将NaClO3还原得到ClO2．Cl从+5到+4价，降低1价，葡萄糖（C6H12O6）C均价为0，到+4价，升高4价，则配平后的化学方程式为1 C6H12O6+24 NaClO3+12H2SO4=24 ClO2↑+6 CO2↑+18H2O+12 Na2SO4，
每摩尔Cl2得到2mol电子，而每摩尔ClO2得到5mol电子，则所需Cl2的物质的量是ClO2的2.5倍，
故答案为：1；C6H12O6；24；6；12；Na2SO4；2.5．

点评 本题考查化学工艺流程，为高频考点，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，涉及氧化还原反应相关概念、配平及计算，化学实验基本方法（除杂）等相关知识，题目难度中等，注意把握物质的分离、提纯操作方法．

练习册系列答案
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8．下列组合判断正确的是（　　）
①Cl2具有很强的氧化性，在化学反应中只能作氧化剂
②浓H2SO4有强氧化性，常温下能与Cu发生剧烈反应
③化合反应均为氧化还原反应
④Cl2、SO2均能使品红溶液褪色，说明二者均有氧化性
⑤2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑；Cl2+H2O=HCl+HClO 这两个反应中水均作还原剂．
A．①②不正确，③④⑤正确B．①②③④⑤均不正确
C．①②正确，③④⑤不正确D．①②③④正确
9．氯气常用于饮用水杀菌消毒，已知HClO杀菌能力比ClO-强，经测定25℃，pH=7.5时c（HClO）=c（ClO-），下列有关说法不正确的是（　　）
A．新制的氯水中存在c（H+）＞c（Cl-）=c（HClO）+c（ClO-）
B．25℃时，H++ClO-?HClO的平衡常数K=1.0×10-7.5
C．氯气处理饮用水时，pH=5.5的效果比pH=7.5的好
D．新制的氯水中存在c（H+）═c（Cl-）+c（ClO-）+c（OH-）

下列图示与对应的叙述相符的是

A．图l表示某放热反应在无催化剂（a）和有催化剂（b）时反应的能量变化．且加入催化剂改变反应的焓变

B．图2表示某明矾溶液中加入Ba(OH)2溶液,沉淀的质量与加入Ba(OH)2溶液体积的关系，在加入

20mLBa(OH)2溶液时铝离子恰好沉淀完全

C．图3表示在CH3COOH溶液中加水时溶液的导电性变化,则CH3C00H溶液的pH：a>b

D．图4表示等量NO2在容积相同的恒容密闭容器中．不同温度下分别发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，相同时间间后测得NO2含量的曲线，则该反应的△H<0
11．下列有关乙酸的分子结构的说法，不正确的是（　　）
A．乙酸分子中有两个碳原子
B．乙酸分子是由一个乙基和一个羧基构成
C．乙酸分子的官能团是羧基
D．乙酸分子中含有一个羟基
20．下列关于元素周期表的结构的叙述中正确的是（　　）
A．除短周期外，其他周期均有18种元素
B．副族元素中没有非金属元素
C．周期表中的第三列是ⅢA
D．在过渡元素区能找到大量单质半导体材料
7．下列说法中正确的是（　　）
A．乙醇在水溶液中能电离出少量的H+，所以乙醇是电解质
B．乙醇与O2发生不完全燃烧反应生成乙醛
C．乙醇分子所有的氢原子都可被置换出来
D．乙醇是一种很好的溶剂，能溶解许多无机化合物和有机化合物
4．1mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代产物，则消耗Cl2的物质的量为2.5mol．
20．能确定为丙烯的化学用语是（　　）
A．C3H6B．C．D．CH2=CH-CH3

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