Question

【化学_选修2化学与技术】
氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：

（1）在电解过程中，阳极的电极反应式为

 

与电源负极相连的电极附近．溶液pH 值

 

（选填“不变“、“升髙“或“下降“）
（2）铕制饱和食盐水时，为有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO

2- 4

，加入除杂试剂的合理顺序为

 

（选填a，b，c多选扣分），沉淀过滤后再加入HCl．
a．先加 NaOH，后加 Na₂CO，再加 BaCl₂    b．先加 NaOH，后加 BaCl₂，再加 Na₂CO₃，
c．先加BaCl₂，后加NaOH，再加Na₂CO，d．先加Na₂CO₃，后加BaCl₂，再加NaOH
写出沉淀过滤后，加入HCl时发生反应的离子方程式

 

．
（3）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，产物仅含一种溶质，相应的化学方程式为

 

（4）如图是根据氯碱工业中离子交换膜技术原理设计的电解Na₂SO₄生产NaOH和H₂SO₄溶液的装置．从F口可不断充入Na₂SO₄．

请分析：①a为

 

（填“阳“或“阴“）离子交换膜；
②从D 口流出的溶液为

 

．（填溶质化学式）

Answer 1

分析：（1）阳极是氯离子放电生成氯气，电极反应为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；阴极上氢离子放电生成氢气，同时阴极附近生成氢氧化钠；
（2）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后；
（3）Cl₂与NaOH充分接触，产物仅含一种溶质，电解产物就变为了NaClO和H₂；沉淀过滤后，加入HCl时发生氢离子和碳酸根离子反应、氢离子和氢氧根离子反应，据此书写离子方程式；
（4）离子交换膜法以石墨为电极电解饱和硫酸钠溶液，阳极发生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，由图可知，左侧为阳极，右侧为阴极，从F口可不断充入Na₂SO₄，B为氧气；A为H₂SO₄溶液，C为氢气，D口流出的溶液为NaOH．

解答：解：（1）电解饱和食盐水的反应：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，与正极相连为阳极，生成氯气，该电极反应为2Cl^--2e^-═Cl₂↑，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH，生成碱，所以pH升高，
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；升高；
（2）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，可以加入过量NaOH（去除镁离子和铁离子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；加入过量BaCl₂（去除硫酸根离子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入过量Na₂CO₃（去除钙离子的多余的钡离子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃，应注意碳酸钠必须加在氯化钡之后，氢氧化钠和氯化钡可以颠倒加入的顺序，显然只有选项bc符合，沉淀过滤后，加入HCl时发生反应的离子方程式2H⁺+CO₃²⁺═H₂O+CO₂↑；H⁺+OH^-═H₂O，
故答案为：bc；2H⁺+CO₃²⁺═H₂O+CO₂↑、H⁺+OH^-═H₂O；
（3）电解氯化钠溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠溶液，氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水；反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑、Cl₂与NaOH充分接触，产物仅含一种溶质，Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，所以总反应为：NaCl+H₂O

通电  .

H₂↑+NaClO，
故答案为：NaCl+H₂O

通电  .

H₂↑+NaClO；
（4）惰性电极电解饱和硫酸钠溶液，从F口可不断充入Na₂SO₄，阳极发生4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，B为氧气；A为H₂SO₄溶液，所以a为阴离子交换膜，阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，C为氢气，所以从D口流出的溶液为NaOH，
故答案为：阴；NaOH．

点评：本题考查粗盐提纯及电解原理，明确发生的离子反应及电解反应电极判断是解答的关键，注意除杂不能引入新的杂质及试剂的添加顺序，题目难度中等．