Question

3．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如图：

依据图，完成下列填空：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）为有效除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，使用的试剂有：①Na₂CO₃溶液；②Ba（OH）₂溶液；③稀盐酸，其合理的加入顺序为②①③（填序号）；
（3）脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤除去NaCl（填写操作名称）；
（4）隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，以防止Cl₂与NaOH反应；若采用无隔膜电解冷的食盐水，产物仅是NaClO和H₂，则相应的化学方程式为NaCl+H₂O═H₂↑+NaClO；
（5）Cl₂和新型消毒剂ClO₂都可用于自来水的消毒杀菌，若它们在消毒杀菌过程中的还原产物均为Cl^-，消毒等量的自来水，所需Cl₂和ClO₂的物质的量之比为5：2．

Answer 1

分析 （1）电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱；
（2）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后；
（3）经过一段时间的电解，NaCl溶液浓度在下降，NaOH溶液浓度在上升．当NaOH溶液质量分数变成10%，NaCl溶液质量分数变成16%时，停止电解，电解液加热蒸发，由于NaOH的溶解度大于NaCl，通过蒸发浓缩、冷却、结晶和过滤后可除去后经过滤除去NaCl，获得的NaCl可循环使用，据此进行解答；
（4）电解饱和食盐水产物是氢氧化钠、氢气和氯气，氯气还可以和氢氧化钠之间反应得到氯化钠、次氯酸钠和水；
（5）根据得到相同电子数需要各物质的物质的量来解题．

解答 解：（1）电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺等分别与Ba（OH）₂溶液、Na₂CO₃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Ba（OH）₂溶液，盐酸能除去过量的Na₂CO₃溶液和Ba（OH）₂溶液，所以应先加Ba（OH）₂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②①③，
故答案为：②①③；
（3）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，则在温度高的时候，生成氢氧化钠晶体即可除去氯化钠，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是：蒸发浓缩、过滤；
故答案为：蒸发浓缩；过滤；
（4）电解饱和食盐水产物是氢氧化钠、氢气和氯气，氯气还可以和氢氧化钠之间反应得到氯化钠、次氯酸钠和水，整个过程发生的反应是：NaCl+H₂O═H₂↑+NaClO；故答案为：NaCl+H₂O═H₂↑+NaClO；
（5）因一个ClO₂转变成Cl^-需要得到10个电子，而一个Cl₂转变成Cl^-需要得到10个电子，消毒等量的自来水，根据转移电子数相等，所需Cl₂和ClO₂的物质的量之比为5：2，故答案为：5：2．

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．