Question

【題目】氯堿廠電解飽和食鹽水制取氫氧化鈉的工藝流程示意圖如下：

依據上圖，完成下列填空：

（1）在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發生反應的化學方程式為_______________________，與電源負極相連的電極附近，溶液pH值_____________（選填：不變、升高或下降）

（2）工業食鹽含Ca2＋、Mg2＋等雜質。精制過程發生反應的離子方程式為_______________________，_______________________。

（3）如果粗鹽中SO42－含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42－，該鋇試劑可以是___________（選填a、b、c，多選扣分）

a、Ba(OH)2 b、Ba(NO3)2 c、BaCl2

（4）為有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO42－，加入試劑的合理順序為____________（選填a，b，c多選扣分）

a、先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑

b、先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3

c、先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3

（5）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

（6）在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區和陰極區，防止Cl2與NaOH反應；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產物僅是NaClO和，相應的化學方程式為______________________。

（7）電解飽和食鹽水的裝置如圖所示，若收集的H2為2L，則同樣條件下收集的Cl2____________(填“>”、“=”或“<”)2L，原因是_____________________。

（8）實驗室制備H2和Cl2通常采用下列反應：Zn＋H2SO4→ZnSO4＋H2↑、MnO2＋4HCl(濃) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

據此，制備并收集干燥、純凈Cl2的裝置是______（填代號）。

Answer 1

【答案】2Cl－－2e－=Cl2↑ 升高 Ca2＋＋CO32－=CaCO3↓ Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓ ac bc 蒸發 過濾 NaCl＋H2O NaClO＋H2↑ ＜ 產物氯氣會與氫氧化鈉反應 d

【解析】

工業食鹽含Ca2＋、Mg2＋等雜質，由流程可知，粗鹽加水化鹽溶解后，加NaOH除去鎂離子，加碳酸鈉除去鈣離子，精制后得到的沉渣為CaCO3、Mg(OH)2；精制后的食鹽水電解生成NaOH、氫氣、氯氣，最后脫鹽(NaCl等)得到高濃度的NaOH溶液和氯化鈉晶體，氯化鈉晶體可以用于精制過程，據此分析解答(1)～(7)；

(8)利用二氧化錳和濃鹽酸加熱來獲得氯氣，制得的氯氣中會含有氯化氫和水蒸氣，據此分析判斷。

(1)與電源正極相連的電極為電解池的陽極，發生氧化反應，電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，與電源負極相連的電極為電解池的陰極，發生還原反應，電極反應式為H2O+2e-=H2↑+2OH-，，生成了氫氧根離子，溶液的堿性增強，溶液的pH升高，故答案為：2Cl--2e-=Cl2↑；升高；

(2)工業食鹽含Ca2＋、Mg2＋等雜質，精制過程中加NaOH除去鎂離子，加碳酸鈉除去鈣離子，發生反應的離子方程式為：Ca2++CO32-=CaCO3↓、Mg2++OH-=Mg (OH)2↓，故答案為：Ca2++CO32-=CaCO3↓；Mg2++OH-=Mg (OH)2↓；

(3)除去硫酸根離子的同時不能引入新的離子，而氯離子和氫氧根離子原溶液中本身就含有，故鋇試劑可以是Ba(OH)2或BaCl2，故答案為：ac；

(4)加入的過量的鋇離子可以由碳酸鈉除去，故碳酸鈉需要在鋇試劑之后加入，鋇試劑與氫氧化鈉先后都可，故加入試劑的順序為先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3或先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3，故答案為：bc；

(5)NaOH的溶解度隨溫度的升高而變大，NaCl的溶解度隨溫度的升高基本不變，利用溶解度差異可以除去NaCl，步驟一般為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾，故答案為：蒸發；過濾；

(6)電解飽和食鹽水，陽極：2Cl--2e-=Cl2↑，陰極：H2O+2e-=H2↑+2OH-，Cl2與NaOH充分接觸，采用無隔膜電解冷的食鹽水時，產物僅是NaClO和H2，反應的化學方程式為：NaCl+H2ONaClO+H2↑，故答案為：NaCl+H2ONaClO+H2↑；

(7)電解飽和食鹽水中若收集的H2為2L，產物 Cl2 會與 NaOH反應，則同樣條件下收集的Cl2 ＜2L，故答案為：＜；產物Cl2會與NaOH反應；

(8)實驗室利用二氧化錳和濃鹽酸加熱來獲得氯氣，屬于加熱固體和液體生成氣體的反應，其中的雜質氯化氫可以加飽和食鹽水來除，雜質水蒸氣可以采用濃硫酸來除去，故選裝置d，故答案為：d。