Question

氯碱工业是最基本的化学工业之一，其主要原理基于电解饱和食盐水：2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，它的产品烧碱和氯气以及氢气应用广泛．请回答下列问题：
（1）电解前，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

 

（填字母代号）．
a．Ba（OH）₂　　   b．Ba（NO₃）₂　　     c．BaCl₂
（2）“盐泥”是电解食盐水过程中形成的工业“废料”．某工厂的盐泥组成如下：

成分	NaCl	Mg（OH）2	CaCO3	BaSO4	其他不溶物
质量分数（%）	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

利用盐泥生产MgSO₄?7H₂O晶体的工艺流程如图1所示．

回答下列问题：
①酸洗过程中加入适量硫酸控制pH为5左右，反应温度在50℃左右．持续搅拌使之充分反应，以使Mg（OH）₂充分溶解并转化为MgSO₄，CaCO₃在此过程中转化为CaSO₄，请解释此转化得以发生的原因

 

．
②过滤所得滤渣的主要成分为

 

．
③根据如图2分析，蒸发结晶过滤所得晶体A主要成分为

 

．
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶体的原因是

 

．
（3）已知NaCl在60℃的溶解度为37.1g，现电解60℃精制饱和食盐水1371g，经分析，电解后溶液密度为1.37g?cm^-3，其中含有20g NaCl，则电解后NaOH的物质的量浓度为

 

mol?L^-1．
．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）除去SO₄^2-应用Ba²⁺，在除杂过程中不能引入新的杂质，故只能选择BaCl₂；
（2）①在此过程中是生产MgSO₄?7H₂O，故应加入硫酸，加入的硫酸与CaCO₃发生反应生成CO₂，在搅拌过程中CO₂不断逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑不断向右移动，而使CaCO₃转化为CaSO₄；
②过滤得到不溶于硫酸的物质，而CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，故过滤所得滤渣的主要成分为CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物质；
③在此过程中是根据在不同温度下不同物质的溶解度的不同而把其中的杂质除掉，故晶体A主要成分为氯化钠；
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶体防止失去结晶水；
（3）设1371gt℃时饱和食盐水中含有氯化钠的质量为x．

1371g

x

=

100g+37.1g

37.1g

x=371g
电解后溶液中含有20g NaCl，故电解的NaCl的质量为371g-20g=351g，
2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
117         80
351g        m

117

351

=

80

m

m=240g
n=6mol
同理根据上面的计算可以得到生成的氢气、氯气的质量分别为6g、213g，故电解完溶液的质量为1371g-6g-213g=1152g，电解后溶液的体积为

1152g

1.37g?cm -3

=841mL=0.841L，以此计算NaOH的物质的量浓度．

解答： 解：（1）除去SO₄^2-应用Ba²⁺，在除杂过程中不能引入新的杂质，故只能选择BaCl₂，故选：ac；
（2）①在此过程中是生产MgSO₄?7H₂O，故应加入硫酸，加入的硫酸与CaCO₃发生反应生成CO₂，在搅拌过程中CO₂不断逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑不断向右移动，而使CaCO₃转化为CaSO₄，故答案为：硫酸能与碳酸钙反应，搅拌过程中产生的CO2不断逸出，碳酸钙转化为硫酸钙；
②过滤得到不溶于硫酸的物质，而CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，故过滤所得滤渣的主要成分为CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物质，故答案为：CaSO₄、BaSO₄等其它不溶酸的物质；
③在此过程中是根据在不同温度下不同物质的溶解度的不同而把其中的杂质除掉，故晶体A主要成分为氯化钠，故答案为：NaCl；
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶体防止失去结晶水，故答案为：减小压强，降低水的沸点，避免干燥温度过高而失去结晶水；
（3）设1371gt℃时饱和食盐水中含有氯化钠的质量为x．

1371g

x

=

100g+37.1g

37.1g

x=371g
电解后溶液中含有20g NaCl，故电解的NaCl的质量为371g-20g=351g，
2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
117         80
351g        m

117

351

=

80

m

m=240g
n=6mol
同理根据上面的计算可以得到生成的氢气、氯气的质量分别为6g、213g，故电解完溶液的质量为1371g-6g-213g=1152g，电解后溶液的体积为

1152g

1.37g?cm -3

=841mL=0.841L，故NaOH的物质的量浓度c=

n

V

=7.14mol?L^-1，故答案为：7.14．

点评：本题考查了（1）物质的分离提纯，题目难度不大，根据除杂是不能引入新的杂质、不能影响被提纯的物质的性质和量，并且操作简单可行，除杂时要结合物质的物理性质和化学性质进行分离；（2）含杂质物质的化学方程式计算和溶质质量分数的计算，难度较大．计算反应后溶液质量时，用反应前溶液质量减去生成气体的质量时，不但要减去氯气的质量，还要减去氢气的质量，故本题综合性较强．