Question

氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

依据上图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

与电源负极相连的电极附近，溶液pH　　　　   （选填：不变，升高或下降）

（2）工业食盐含Ca²⁺、Mg²⁺等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为

　　　　　　　　　　　　    　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）如果粗盐中SO₄^2－含量较高；必须添加钡试剂除去SO₄^2－，该钡试剂可以是

　　　　　　　　 （选填a，b，c）。

a．Ba(OH)₂　　　　　　 b．Ba(NO₃)₂　　　　　　  c．BaCl₂

（4）为有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－；加入试剂的合理顺序是　　　　　　　　 （选填a，b，c）。

a．先加NaOH，后加Na₂CO₃，再加钡试剂

b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na₂CO₃

c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na₂CO₃

（5）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过　　   、冷却、　　 

（填写操作名称）除去NaCl。

（6）在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl₂与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl₂与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H₂，相应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

 

Answer 1

答案：
解析：

（1）2Cl――2e＝Cl2↑；升高 （2）Ca2+＋CO32-＝CaCO3↓；Mg2+＋2OH－＝Mg(OH)2↓ （3）a  c （4）b  c （5）蒸发；过滤 （6）NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ 或2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑；2NaOH＋Cl2＝NaCl＋NaClO＋H2O

提示：

电解过程中，与电源正极相连的是电解槽中的阳极，发生氧化反应，即氯离子被氧化生成氯气，其化学方程式为2Cl――2e＝Cl2↑。与电源负极相连的电极为阴极，氢离子发生还原反应，水的电离平衡遭受破坏，水进一步电离，该极附近溶液中的氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，溶液的pH大于7。 粗盐中含有不溶性杂质，通过溶解、过滤，除去不溶性杂质。溶液中还存在钙、镁和硫酸根等杂质离子，其危害是产生沉淀、堵塞管路（氢氧化镁）和腐蚀电极（硫酸根）。添加试剂，使上述离子转化为沉淀过滤除去，一般为了除净杂质离子，所加试剂需要稍过量，而后续试剂又需将前面过量的试剂除去，因此产生了试剂添加顺序问题。除去镁离子或硫酸根离子，选用试剂不同，相互间不影响，因此前后顺序可以颠倒，所以试剂的顺序也不一定是唯一的。添加钡试剂除去硫酸根离子（相应的阴离子只能是电解的原料和产品有关的氯离子或氢氧根离子），但加入稍过量的钡试剂，必然在溶液中增添了钡离子杂质，后续加入碳酸根离子除去过量的钡离子，溶液中稍过量的碳酸根离子可用盐酸除去。b、c皆为正确选项。 常温下，饱和食盐水的浓度约为26.5%，电解后溶液为16%的氯化钡和10%的氢氧化钠的混合溶液，欲分离出产品氢氧化钠，题干给了一个重要信息：混合溶液经脱盐，获得50%的氢氧化钠溶液，固体食盐返回电解液继续电解。假设取100 g混合溶液，其中10 g氢氧化钠、16 g氯化钠和74 g水；当氢氧化钠的浓度达50%时，剩余其它物质的总质量也仅有10 g，很明显经加热、蒸发（蒸发掉60多克的水）、冷却、过滤（由于溶剂的减少，氯化钠大量的析出）、滤液为50%氢氧化钠溶液；若再经重结晶，获得纯净的氢氧化钠。 工业电解饱和食盐水的设备是立式隔膜电解槽，石棉绒隔膜将阳极区与阴极区分开，氯气不与氢氧化钠相遇，因此阳极区生成氯气，阴极区生成氢气和氢氧化钠。若将隔膜除去，阳极生成的氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠和氯化钠（原有），因此产品为次氯酸（消毒剂、其水溶液俗称漂液）和氢气，反应方程式为：NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。