Question

氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：

依據上圖完成下列問題：
（1）在電解過程中，陰極上生成氣體的電子式為

 

．
（2）精制過程中除去陽離子中的Ca²⁺、Mg²⁺等雜質，除去Mg²⁺的離子方程式為

 

．
（3）精制過程要除去SO₄^2-，可選擇下列溶液中的

 

（填字母序號），并將加入的順序以箭頭符號（↓）的形式畫在圖上（精制過程中加入試劑從左到右的順序為先后順序）．
a．Ba（OH）₂           b．Ba（NO₃）₂          c．BaCl₂
（4）在實際生產中也可以用BaCO₃除去SO₄^2-（已知溶解度BaSO₄＜BaCO₃），試用平衡移動原理加以解釋：

 

．
（5）脫鹽工作中，利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過蒸發、冷卻、

 

（填操作名稱）而制得50%的NaOH溶液．

Answer 1

分析：（1）在電解過程中，與電源正極相連的電極發生：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，與電源負極相連的電極發生2H⁺+2e^-=H₂↑；
（2）精制過程就是將雜質離子轉化為沉淀除去的過程，Ca²⁺、Mg²⁺等雜質與碳酸鈉、NaOH反應轉化為沉淀；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質；當加入多種除雜試劑時，后面的試劑要為前面的操作去除殘余，
所以就要注意考慮先后的順序，為有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應注意碳酸鈉在鋇試劑之后；
（4）依據沉淀溶解平衡平衡移動影響因素分析，結合溶解度分析判斷；
（5）根據氫氧化鈉和氯化鈉的溶解度隨溫度的變化關系來確定實現氯化鈉和氫氧化鈉分離獲得氯化鈉的方法．

解答：解：（1）電解飽和食鹽水的反應：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，與正極相連為陽極，生成氯氣，該電極反應為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，與電源負極相連為陰極，生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的電子式為H：H，
故答案為：H：H；
（2）Mg²⁺和NaOH反應轉化為沉淀，離子反應為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，故答案為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；
（3）除雜的基本原則是除雜而不引雜，就是不能引入新的雜質．對于該混合物而言，氫氧根離子和氯離子都不是雜質，
而硝酸根離子卻是雜質，所以可以選用氫氧化鋇，也可以選用氯化鋇，但是不能選用硝酸鋇，
故答案為：ac；
當加入多種除雜試劑時，后面的試劑要為前面的操作去除殘余，所以就要注意考慮先后的順序．
由于碳酸根離子和鋇離子能夠反應產生沉淀，也就是最后加入碳酸鈉利于除去可能會過量的鋇離子，
所以碳酸鈉應該放在最后，氯化鋇或氫氧化鋇可放在碳酸鈉之前，
故答案為：氯化鋇或氫氧化鋇可放在碳酸鈉之前；
（4）由于BaSO₄比BaCO₃的溶解度小，SO₄^2-促使BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2- （aq）平衡正向移動，生成更難溶的BaSO₄沉淀；
故答案為：由于BaSO₄比BaCO₃的溶解度小，SO₄^2-促使BaCO₃（s）?Ba²⁺（aq）+CO₃^2- （aq）平衡正向移動，生成更難溶的BaSO₄沉淀；
（5）氫氧化鈉的溶解度隨溫度的升高而增大，但是氯化鈉的溶解度受溫度的影響不大，所以氫氧化鈉和氯化鈉分離的方法是：通過加熱蒸發、冷卻、結晶、過濾除去NaCl，
故答案為：結晶、過濾．

點評：本題考查粗鹽提純及電解原理，明確發生的離子反應及電解反應是解答的關鍵，注意除雜不能引入新的雜質及試劑的添加順序，題目難度中等．