Question

化工中把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)，其生產(chǎn)流程如下：

（1）除去食鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-，應(yīng)分別加入下列沉淀劑：①NaOH（aq）、
②Na₂CO₃（aq）、③BaCl₂（aq），加入沉淀劑的順序?yàn)?!--BA-->

 

（填序號）；加入鹽酸的作用為

 

．
（2）如圖為實(shí)驗(yàn)室電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)裝置．X、Y均為石墨電極，兩極周圍溶液均滴有幾滴酚酞試液．
①電解一段時間后，X電極及附近溶液能觀察到的現(xiàn)象是

 

；Y電極上的電極反應(yīng)式為

 

，檢驗(yàn)該極產(chǎn)生的氣體的方法是

 

．
②電解飽和食鹽水的離子方程式為

 

；若飽和食鹽水體積為200mL，且忽略電解過程中的體積變化及氣體溶解，當(dāng)兩極共收集到氣體（共兩種）44.8mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時，溶液的pH=

 

．

Answer 1

分析：（1）鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，要先加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子；稀鹽酸能和過量的氫氧化鈉、碳酸鈉反應(yīng)，蒸發(fā)時可以得到氯化鈉的飽和溶液；
（2）①根據(jù)圖知，X是陰極，Y是陽極，用惰性電極電解飽和食鹽水時，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時生成了氫氧根離子，溶液滴有酚酞的溶液顯示紅色；陽極Y上氯離子失去電子生成氯氣；氯氣具有強(qiáng)氧化性，能和碘離子發(fā)生置換反應(yīng)生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，據(jù)此可以檢驗(yàn)氯氣；
②電解飽和食鹽水得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；根據(jù)兩極生成的氣體的體積計(jì)算出氣體的物質(zhì)的量，再計(jì)算出溶液中氫氧根離子的物質(zhì)的量濃度及溶液的pH．

解答：解：（1）加入NaOH溶液時，能和Mg²⁺反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，從而除去Mg²⁺；加入BaCl₂時，能和SO₄^2-反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，從而除去SO₄^2-；加入Na₂CO₃溶液時，能和Ca²⁺、過量的氯化鋇反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀、碳酸鋇沉淀和氯化鈉，從而除去Ca²⁺和過量的氯化鋇；過濾，向?yàn)V液中加入適量的稀鹽酸時，可以把過量的NaOH和Na₂CO₃除去，以此類推，如果依次加入BaCl₂溶液、NaOH溶液、Na₂CO₃溶液或依次加入BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液，可以達(dá)到同樣的目的；稀鹽酸能和溶液中過量的氫氧化鈉、碳酸鈉反應(yīng)，蒸發(fā)時可以得到氯化鈉的飽和溶液，將濾液的pH調(diào)至酸性除去的離子是OH^-、CO₃^2-，
故答案為：①③②（或③①②或③②①）；除去過量的OH^-和CO₃^2-（或NaOH和Na₂CO₃）；
（2）①X是陰極，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時電極附近生成氫氧化鈉，所以溶液堿性增強(qiáng)，酚酞試液遇堿變紅色，所以X電極附近酚酞試液變紅色；Y是陽極，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應(yīng)式的離子方程式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘單質(zhì)，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，所以可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)生成氣體，
故答案為：X電極上有氣泡產(chǎn)生，附近溶液逐漸變紅色；2Cl^--2e^-═Cl₂↑；用濕潤的淀粉KI試紙檢驗(yàn)，若試紙變藍(lán)，證明該極產(chǎn)生Cl₂（合理答案均給分）；
②電解飽和食鹽水得到氫氣、氯氣和氫氧化鈉，其離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；標(biāo)況下44.8mL氣體的物質(zhì)的量的為0.002mol，根據(jù)電解離子方程式可知，生成了0.001molH₂和0.001mol氯氣，所以生成的氫氧根離子的物質(zhì)的量為：n（OH^-）=2n（H₂）=0.002mol，溶液中氫氧根離子的濃度為：c（OH^-）=

n

V

=

0.002mol

0.2L

=0.01mol/L，溶液中氫離子濃度為：c（H⁺）=

1×10-14

0.01

mol/L=1×10^-12mol/L，溶液的pH=-lgc（H⁺）=-lg1×10^-12=12，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；12．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)的除雜與提純、電解原理、氣體的檢驗(yàn)等知識點(diǎn)，注意除雜時既要除去雜質(zhì)離子，還不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；明確離子放電順序是解本題關(guān)鍵，氯氣不僅可以用淀粉碘化鉀檢驗(yàn)，還可以用濕潤的有色布條檢驗(yàn)，難度不大．