Question

（9分）目前世界上比較先進的電解制堿技術是離子交換膜法。
（1）電解前，如果粗鹽中SO₄²ˉ含量較高，必須添加試劑除去SO₄²ˉ，則按添加試劑順序，依次發生反應的離子方程式為                                               。
（2）補齊下列電解飽和食鹽水制燒堿的離子方程式：
______________________ __________________________________
（反應物）                  （陰極產物）           （陽極產物）
（3）在電解制得的NaOH中往往還含有一定量的NaCl，因此必需進行脫鹽工序，脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過        、冷卻、          （填寫操作名稱）除去NaCl。
（4）已知NaCl在60℃的溶解度為37．1 g，現電解60℃精制飽和食鹽水1371 g。經分析，電解后溶液密度為1．37 g·cm^-3，其中含有20gNaCl，則電解后NaOH的物質的量濃度為__________mo1·L^-1（保留小數點后1位）。

Answer 1

（1）Ba²⁺ + SO₄²ˉ = BaSO₄↓   CO₃²ˉ+ Ba²⁺ =BaCO₃↓    2H⁺ + CO₃²ˉ= H₂O+CO₂↑（3分，順序顛倒沒分）
（2）2Clˉ+2H₂O  H₂↑ + 2OHˉ   +   Cl₂↑   （2分）
陰極產物      陽極產物   
（3）蒸發過濾   （每個1分，共2分）  （4）7．1（2分）

（1）除去SO₄^2－需要氯化鋇溶液，而過量的氯化鋇又需要碳酸鈉溶液，最后加入鹽酸除去過量的碳酸鈉，因此有關反應的方程式是Ba²⁺ + SO₄²ˉ = BaSO₄↓、CO₃²ˉ+ Ba²⁺ =BaCO₃↓ 、2H⁺ + CO₃²ˉ= H₂O+CO₂↑。
（2）惰性電極調節食鹽水時，陽極是氯離子放電生成氯氣。陰極是氫離子放電生成氫氣，同時破壞陰極周圍水的電離平衡，因此氫氧化鈉在陰極生成，所以反應的方程式是2Clˉ+2H₂O  H₂↑ + 2OHˉ   +   Cl₂↑    
陰極產物    陽極產物  
（3）由于氫氧化鈉和氯化鈉的溶解度隨溫度的變化相差較大，所以可以通過蒸發、冷卻和過濾的方法除去氯化鈉。
（4）電解前氯化鈉的氯化鈉的質量是1371g×37.1/137.1＝371g，而電解后氯化鈉是20g，所以電解的氯化鈉是351g，物質的量是351g÷58.5g/m＝6mol。因此根據反應的方程式可知，生成氫氧化鈉是6mol，氫氣和氯氣都是3mol，所以反應后的溶液質量是1371g－2g/mol％3mol－71g/mol×3mol＝1152g，則溶液的體積是1152g÷1.37g/ml＝840.9ml，所以氫氧化鈉的濃度是6mol÷0.841L＝7.1mol/L。