Question

19．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如示意图所示，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源负极相连的电极上的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，若检验与电源正极相连的电极上的气体产物，实验室中通常选用的化学试剂是湿润的淀粉KI试纸．
（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Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓
（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ac （选填a、b、c）．
a．Ba（OH）₂            b．Ba（NO₃）₂             c．BaCl₂
（4）为了有效地除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，加入试剂的合理顺序为bc（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，通过蒸发浓缩、冷却、过滤（填写操作名称）除去NaCl．
（6）在电解过程中，发生总反应的化学方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
（7）用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和NaOH反应，请写出Cl₂和NaOH溶液反应的化学方程式Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．

Answer 1

分析 粗盐中加入水化盐得到盐水，向粗盐水中加入NaOH、碳酸钠，除去Mg ²⁺、Ca²⁺，得到Mg（OH）₂、CaCO₃沉淀，将精制的食盐水电解，发生反应2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，然后脱盐得到NaOH浓溶液，将得到的NaCl晶体循环利用，
（1）电解饱和食盐水时，与电源负极相连的为阴极，阴极上氢离子放电生成氢气；与电源正极相连为阳极，生成氯气，氯气用湿润的淀粉碘化钾试纸检验；
（2）Ca²⁺、Mg²⁺等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀；
（3）除杂时要除去杂质其不能引进新的杂质，或阴极新的杂质在后续操作中除去；
（4）除杂注意不能引入新的杂质，有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后；
（5）从溶液中得到晶体，采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法；
（6）电解饱和食盐水的反应生成NaOH、氢气和氯气；
（7）Cl₂和NaOH溶液反应生成NaCl和次氯酸钠．

解答 解：（1）电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，与电源负极相连的为阴极，得电子生成氢气，电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，与电源正极相连为阳极，生成氯气，检验氯气用淀粉KI溶液，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；淀粉KI溶液；
（2）Ca²⁺、Mg²⁺等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀，离子反应分别为Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案为：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃；Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO₃）₂会引入杂质硝酸根离子，所以该钡试剂不能选用，选ac；
（4）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液反应生成沉淀，可再通过过滤除去，Na₂CO₃溶液能除去过量的BaCl₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃ 溶液和NaOH溶液，所以应先加BaCl₂溶液再加Na₂CO₃ 溶液，最后加入盐酸，所以加入试剂合理的顺序为bc，
故答案为：bc；
（5）氢氧化钠的溶解度随温度的升高而增大，但是氯化钠的溶解度受温度的影响不大，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是：通过加热蒸发结晶、冷却、过滤除去NaCl，
故答案为：过滤；
（6）电解饱和食盐水的反应为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑；
（7）Cl₂和NaOH溶液反应的化学方程式为Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，故答案为：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O．

点评 本题考查物质制备及物质分离和提纯，为高频考点，涉及离子方程式和化学方程式的书写、除杂、物质分离和提纯等知识点，明确化学反应原理及物质性质差异性是解本题关键，注意操作或滴加试剂先后顺序对实验的影响，为易错点．