Question

18．“向海洋进军”，已成为世界许多国家发展的战略口号，海水中通常含有较多的Ca²⁺、Mg²⁺、$SO_4^{2-}$等杂质离子，以海盐为原料的氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如下：

依据如图，完成下列填空：
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极的电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）电解过程的总反应的化学方程式2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（3）电解槽阳极产物可用于制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等（任写2种）（至少写出两种用途）．
（4）工业食盐含Ca²⁺、Mg²⁺等杂质，精制过程中除去这2种离子所发生反应的离子方程式为：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓．
（5）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a、c
a．Ba（OH）₂　　　b．Ba（NO₃）₂　　　c．BaCl₂
（6）为了有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-加入试剂的合理顺序为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
（7）已知NaOH、NaCl在水中的溶解度数据如下表：

温度/℃	20	30	40	50	60	70	80	90	100
NaOH/g	109	118	129	146	177	300	313	318	337
NaCl/g	36	36.3	36.6	37	37.3	37.8	38.4	39	39.8

根据上述数据，脱盐工序中利用通过蒸发结晶、趁热过滤（填操作名称）除去NaCl．

Answer 1

分析 由流程可知，粗盐加水化盐溶解后，加入氯化钡除去硫酸根离子，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，
（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极为阳极，是溶液中的阴离子失电子发生氧化反应；
（2）电解氯化钠溶液总反应的化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）根据阳极生成氯气来分析；
（4）精制过程就是将杂质离子转化为沉淀除去的过程，Ca²⁺、Mg²⁺等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀；
（5）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质；
（6）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后；
（7）根据氢氧化钠和氯化钠的溶解度随温度的变化关系来确定实现氯化钠和氢氧化钠分离获得氯化钠的方法．

解答 解：由流程可知，粗盐加水化盐溶解后，加入氯化钡除去硫酸根离子，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，
（1）与电源正极相连的电极为阳极，溶液中的阴离子（Cl^- OH^-）Cl^-优先放电，电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）饱和食盐水中阴阳离子分别为：Cl^-、OH^-、Na⁺、H⁺，通电后，Cl^-、H⁺ 优先放电生成氯气和氢气，因此电解过程的总反应为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）阳极产物为氯气，实际上考察氯气的用途：制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等，
故答案为：制漂白粉、生产盐酸、自来水消毒、制高纯硅、合成塑料等（任写2种）；
（4）精制的过程中加入了NaOH、Na₂CO₃所以离子方程式为Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓，Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
故答案为：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓；
（5）为了防止引入新的杂质，只能加入BaCl₂或Ba（OH）₂，Cl^-不属于杂质离子，OH^-最后通过滴加适量的盐酸除去，故答案为：a、c；
（6）物质提纯中依次除杂的原则是：先加的除杂试剂要过量，后加入的除杂试剂不仅能除去原有的杂质离子也能除去新进入的杂质离子，所以粗盐精制的要求是①除去SO₄^2-要在除去Ca²⁺之前，②最后用盐酸调溶液至中性，所以方法有多种，
故答案为：b、c；
（7）当两种物质都可溶，但溶解度随温度变化差异较大时，常用结晶的方法，故答案为：蒸发结晶；趁热过滤．

点评 本题考查混合物分离提纯的综合应用及海水资源利用等，为高频考点，把握分离流程中的反应及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大．