Question

18．氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH溶液的工藝流程示意圖如圖1，完成下列填空：

（1）在電解過程中，與電源負(fù)極相連的電極上電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，與電源正極相連的電極附近，溶液pH下降（選填“不變”、“升高”或“下降”）．
（2）工業(yè)食鹽含Ca²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)，精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓．
（3）如果粗鹽中SO₄^2-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO₄^2-，該鋇試劑可以是A．
A．BaCl₂               B．Ba（NO₃）₂              C．BaCO₃
（4）用以如圖2裝置電解飽和食鹽水時(shí)a處收集到的氣體是H₂U型管左邊鐵棒附近滴入紫色石蕊顏色變化為變藍(lán)，C為電源的負(fù)極．B處導(dǎo)氣管中產(chǎn)生的氣體可用淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)．
（5）電解足夠長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)現(xiàn)相同條件下a出和b處產(chǎn)生的氣體體積比接近2：1，此時(shí)將電源正負(fù)極互換則U型管內(nèi)現(xiàn)象是先出現(xiàn)白色沉淀，后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水的原理方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，電解食鹽水，與正極相連為陽(yáng)極，生成氯氣，與電源負(fù)極相連為陰極，生成氫氣和NaOH；
（2）用可溶性的碳酸鈉除去鈣離子，用NaOH除去鎂離子；
（3）添加鋇試劑除去SO₄^2-，注意不能引入新的雜質(zhì)；
（4）氫氣的收集可以采用向上排空氣法，消耗氫離子，電極附近溶液pH升高，與電源負(fù)極相連為陰極，氯氣的檢驗(yàn)可以用淀粉碘化鉀溶液，據(jù)此回答；
（5）電解足夠長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)現(xiàn)相同條件下a出和b處產(chǎn)生的氣體體積比接近2：1，此時(shí)為電解水，溶質(zhì)為氫氧化鈉，將電源正負(fù)極互換，鐵作陽(yáng)極，鐵失去電子生成亞鐵離子，亞鐵離子和堿反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，白色的氫氧化亞鐵被氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵．

解答 解：（1）電解氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣的過程，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，該電極生成的氯氣部分溶解與水反應(yīng)生成酸，電極附近PH下降，陰極是氫離子的電子生成氫氣的過程，發(fā)生電極反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，該極消耗氫離子，電極附近溶液pH升高，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；下降；
（2）Ca²⁺、Mg²⁺等雜質(zhì)與碳酸鈉、NaOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化為沉淀，離子反應(yīng)分別為Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，
故答案為：Ca²⁺+CO₃^2-═CaCO₃↓、Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；
（3）如果粗鹽中SO₄^2-含量較高，必須添加鋇試劑除去SO₄^2-，該鋇試劑選擇的原則是不引入難以除去的雜質(zhì)離子；
A．BaCl₂，加入過量試劑硫酸根離子全部沉淀，氯離子不是雜質(zhì)離子，故A符合；
B．Ba（NO₃）₂，加入過量試劑，硝酸根離子不能除去，引入雜質(zhì)離子硝酸根，故B不符合；
C．BaCO₃ 為難溶于水的鹽，與硫酸根離子幾乎不反應(yīng)，故C不符合；
故答案為：A；
（4）根據(jù)圖示氣態(tài)產(chǎn)物的收集方法可知：a處試管中收集的是氫氣，陰極是氫離子的電子生成氫氣的過程，發(fā)生電極反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，該極消耗氫離子，電極附近氫氧根離子濃度增大，滴入紫色石蕊顏色，顯示藍(lán)色，與電源負(fù)極相連為陰極，C為電源的負(fù)極，陽(yáng)極是氯離子失電子生成氯氣的過程，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，氯氣可以使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色，方程式為2KI+Cl₂=2KCl+I₂，生成的碘單質(zhì)與淀粉顯示藍(lán)色，
故答案為：變藍(lán)；負(fù)極；淀粉碘化鉀試紙；
（5）電解足夠長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)現(xiàn)相同條件下a出和b處產(chǎn)生的氣體體積比接近2：1，此時(shí)為電解水，溶質(zhì)為氫氧化鈉，a處試管中收集的是氫氣，為陰極，與電源負(fù)極相連，將電源正負(fù)極互換，鐵作陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：2Fe-4e^-=2Fe²⁺，陰極石墨，電極反應(yīng)為：2H₂O+O₂+4e^-=4OH^-，總反應(yīng)為2Fe+2H₂O+O₂═2Fe（OH）₂，出現(xiàn)白色沉淀，白色的氫氧化亞鐵被氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，反應(yīng)為：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂═4Fe（OH）₃，所以現(xiàn)象為：先出現(xiàn)白色沉淀，后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，
故答案為：先出現(xiàn)白色沉淀，后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用及海水資源利用等，為高頻考點(diǎn)，把握分離流程中的反應(yīng)及混合物分離方法以及電解原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．