Question

氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程圖如圖所示，依據流程圖，完成下列填空：

（1）工業(yè)食鹽含Ca²⁺、Mg²⁺等雜質．精制過程中所得沉渣的主要成份是

 

（填化學式）；
（2）如果粗鹽中SO₄^2-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO₄^2-，該鋇試劑不可以是

 

（填選項字母序號）：
A．Ba（HCO₃）₂　　　　B．Ba（NO₃）₂　　　C．Ba（OH）₂ D．BaCl₂
（3）為有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，加入試劑的合理順序為

 

�。ㄟx選項字母序號）．
A．先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na₂CO₃
B．先加NaOH，后加Na₂CO₃，再加鋇試劑
C．先加鋇試劑，后加Na₂CO₃，再加NaOH
（4）通過離子交換膜電解飽和食鹽水，與電源正極相連的電極應選擇

 

電極（填“石墨”或“鐵”）；寫出陰極發(fā)生的電極反應式

 

；
（5）陰極室通入的水中含有少量氫氧化鈉，其目的是

 

；電解一段時間后，若兩極共收集到2.24L氣體（氣體所處狀態(tài)為標準狀態(tài)且不考慮氣體在水中的溶解）試計算導線上轉移的電子數為

 

N_A．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,原電池和電解池的工作原理

專題：實驗設計題,電化學專題

分析：（1）Ca²⁺、Mg²⁺等雜質與碳酸鈉、NaOH反應轉化為碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀；
（2）添加鋇試劑除去SO₄^2-，不能引入新的雜質，據此對各選項判斷；
（3）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應注意碳酸鈉在鋇試劑之后即可；
（4）電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，與電源正極相連的電極必須是惰性電極；
（5）加入氫氧化鈉溶液可以增大溶液中離子濃度，增強導電能力；根據電解反應計算出氣體的物質的量，然后根據電子守恒計算出轉移電子數．

解答： 解：（1）Ca²⁺、Mg²⁺等雜質與碳酸鈉、NaOH反應的離子反應分別為：Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，所以沉渣的成分為：CaCO₃、Mg（OH）₂，
故答案為：CaCO₃、Mg（OH）₂；
（2）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質，選Ba（NO₃）₂會引入雜質硝酸根離子，其中B．Ba（NO₃）₂會引進難以除去雜質硝酸根離子，而A．Ba（HCO₃）₂ C．Ba（OH）₂ D．BaCl₂，可以加入碳酸鈉和鹽酸除去剩余雜質，所以不能選用的為B，
故答案為：B；
（3）有效除去Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應注意碳酸鈉在鋇試劑之后，是為除去過量的鋇離子，所以可先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na₂CO₃，也可以先加鋇試劑，后加Na₂CO₃，再加NaOH，所以AC正確，
故答案為：AC；
（4）電解飽和食鹽水時，與電源正極相連的電極上氯離子失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，則正極材料必須為惰性電極，可以為石墨，不能用鐵做正極；電解池中陰極水電離的氫離子得到電子生成氫氣，電極反應式為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-，
故答案為：石墨；2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
（5）陰極室通入的水中含有少量氫氧化鈉，可以增大離子濃度，增強溶液的導電能力；
電解飽和食鹽水生成氫氧化納、氫氣和氯氣：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，標況下2.24L氣體的物質的量為：

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據反應可知，生成氫氣和氫氣的物質的量各為0.05mol，生成0.05mol氯氣轉移0.1mol電子，轉移的電子為：0.1N_A，
故答案為：增大離子濃度，增強導電能力；0.1．

點評：本題考查物質分離、提純方法及化學實驗基本操作方法的綜合應用，題目難度中等，涉及粗鹽提純及電解原理等知識，明確發(fā)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，試題有利于培養(yǎng)學生的分析、理解能力及化學實驗能力．