Question

7．氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下依据如图，完成下列填空：

（1）在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为2Cl^--2e^-═Cl₂↑，与电源负极相连的电极附近，溶液pH升高（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Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓、Mg²⁺+OH^-=Mg （OH）₂↓．
（3）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（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⁺、SO₄^2-，加入试剂的合理顺序为b、c（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，通过蒸发、冷却、过滤（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H₂，相应的化学方程式为NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

Answer 1

分析 与电源正极相连的电极为电解池的阳极，发生氧化反应，反应的化学方程式为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，反应的化学方程式为H₂O+2^_e-=2OH^-+H₂↑，精制过程发生反应为钙离子与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀．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溶液中本身就含有，故硝酸钡不行．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．
（1）电解食盐水，与正极相连为阳极，生成氯气，与电源负极相连为阴极，生成氢气和NaOH；
（2）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；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质；
（4）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后；
（5）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；
（6）根据反应物和生成物写出反应方程式，可理解为氯化钠溶液电解生成氢氧化钠和氯气和氢气，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，两反应相加即可总反应．

解答 解：（1）电解食盐水，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）Ca²⁺、Mg²⁺等杂质与碳酸钠、NaOH反应转化为沉淀，精制过程发生反应的离子方程式为：Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，
故答案为：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃↓；Mg²⁺+OH^-=Mg （OH）₂↓；
（3）添加钡试剂除去SO₄^2-，注意不能引入新的杂质，选Ba（NO₃）₂会引入杂质硝酸根离子，所以选ac，
故答案为：a、c；
（4）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，应注意碳酸钠在钡试剂之后，是为除去过量的钡离子，显然只有选项bc符合，
故答案为：b、c；     
（5）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，所以氢氧化钠和氯化钠分离的方法是：通过加热蒸发结晶、冷却、过滤除去NaCl，
故答案为：蒸发；过滤；      
（6）若氯气和氢氧化钠充分接触，产物仅是次氯酸钠和氢气，则发生2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，Cl₂+2NaOH=═NaCl+NaClO+H₂O，总的反应为：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，
故答案为：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

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．