Question

【题目】氯碱厂电解饱和食盐水制取氢氧化钠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值_____________（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SO42－含量较高，必须添加钡试剂除去SO42－，该钡试剂可以是___________（选填a、b、c，多选扣分）

a、Ba(OH)2 b、Ba(NO3)2 c、BaCl2

（4）为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO42－，加入试剂的合理顺序为____________（选填a，b，c多选扣分）

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，相应的化学方程式为______________________。

（7）电解饱和食盐水的装置如图所示，若收集的H2为2L，则同样条件下收集的Cl2____________(填“>”、“=”或“<”)2L，原因是_____________________。

（8）实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：Zn＋H2SO4→ZnSO4＋H2↑、MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

据此，制备并收集干燥、纯净Cl2的装置是______（填代号）。

Answer 1

【答案】2Cl－－2e－=Cl2↑ 升高 Ca2＋＋CO32－=CaCO3↓ Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓ ac bc 蒸发 过滤 NaCl＋H2O NaClO＋H2↑ ＜ 产物氯气会与氢氧化钠反应 d

【解析】

工业食盐含Ca2＋、Mg2＋等杂质，由流程可知，粗盐加水化盐溶解后，加NaOH除去镁离子，加碳酸钠除去钙离子，精制后得到的沉渣为CaCO3、Mg(OH)2；精制后的食盐水电解生成NaOH、氢气、氯气，最后脱盐(NaCl等)得到高浓度的NaOH溶液和氯化钠晶体，氯化钠晶体可以用于精制过程，据此分析解答(1)～(7)；

(8)利用二氧化锰和浓盐酸加热来获得氯气，制得的氯气中会含有氯化氢和水蒸气，据此分析判断。

(1)与电源正极相连的电极为电解池的阳极，发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，与电源负极相连的电极为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应式为H2O+2e-=H2↑+2OH-，，生成了氢氧根离子，溶液的碱性增强，溶液的pH升高，故答案为：2Cl--2e-=Cl2↑；升高；

(2)工业食盐含Ca2＋、Mg2＋等杂质，精制过程中加NaOH除去镁离子，加碳酸钠除去钙离子，发生反应的离子方程式为：Ca2++CO32-=CaCO3↓、Mg2++OH-=Mg (OH)2↓，故答案为：Ca2++CO32-=CaCO3↓；Mg2++OH-=Mg (OH)2↓；

(3)除去硫酸根离子的同时不能引入新的离子，而氯离子和氢氧根离子原溶液中本身就含有，故钡试剂可以是Ba(OH)2或BaCl2，故答案为：ac；

(4)加入的过量的钡离子可以由碳酸钠除去，故碳酸钠需要在钡试剂之后加入，钡试剂与氢氧化钠先后都可，故加入试剂的顺序为先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3或先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3，故答案为：bc；

(5)NaOH的溶解度随温度的升高而变大，NaCl的溶解度随温度的升高基本不变，利用溶解度差异可以除去NaCl，步骤一般为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，故答案为：蒸发；过滤；

(6)电解饱和食盐水，阳极：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极：H2O+2e-=H2↑+2OH-，Cl2与NaOH充分接触，采用无隔膜电解冷的食盐水时，产物仅是NaClO和H2，反应的化学方程式为：NaCl+H2ONaClO+H2↑，故答案为：NaCl+H2ONaClO+H2↑；

(7)电解饱和食盐水中若收集的H2为2L，产物 Cl2 会与 NaOH反应，则同样条件下收集的Cl2 ＜2L，故答案为：＜；产物Cl2会与NaOH反应；

(8)实验室利用二氧化锰和浓盐酸加热来获得氯气，属于加热固体和液体生成气体的反应，其中的杂质氯化氢可以加饱和食盐水来除，杂质水蒸气可以采用浓硫酸来除去，故选装置d，故答案为：d。