Question

12．氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下

（1）粗鹽中含CaCl₂、MgCl₂等雜質(zhì)，寫出精制過程中發(fā)生反應的化學方程式是CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl，MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl．
（2）如果粗鹽中SO₄^2-含量較高，必須添加鋇式劑除去SO₄^2-，該鋇試劑可以是AC
A、Ba（OH）₂ 　B、Ba（NO₃）₂ 　C、BaCl₂
（3）電解過程中所發(fā)生反應的化學方程式為2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，與電源正極相連的電極附近產(chǎn)生的氣體是Cl₂，檢驗該氣體可使用濕潤的碘化鉀淀粉試紙，現(xiàn)象是試紙變?yōu)樗{色．
（4）氯堿工廠生產(chǎn)的氯氣和氫氣可以進一步用于生產(chǎn)鹽酸，主要過程如下：

其中關鍵的一步為氯氣和氫氣在燃燒管口燃燒生成HCl，氯氣有毒，應采取的措施是先通H₂，再通Cl₂；通H₂點燃后再通Cl₂．合成鹽酸廠要求合成氣中的HCl的含量要大于97%，試用最簡便的方法進行分析是否含量大于97%用100 mL刻度瓶收集滿HCl氣體，置于水中，水升至97 mL以上即認為符合要求．
（5）氯堿工廠生產(chǎn)的氯氣和氫氧化鈉溶液可以用于制取“84消毒液”，反應的化學方程式為Cl₂+2NaOH→NaCl+NaClO+H₂O．
（6）某同學欲證明鹽酸與氯化氫氣體性質(zhì)不同，他分別向A、B、C三支潔凈試管中各放入一片干燥的藍色石蕊試紙，然后往A試管內(nèi)加入鹽酸，試紙顯紅色，往B試管中通入干燥的氯化氫氣體，試紙顯藍色．最后向C試管中加入物質(zhì)H₂O（填化學式），他之所以加入這種物質(zhì)的理由是證明單獨的氯化氫氣體或水均不能使藍色石蕊試紙變色．

Answer 1

分析 由流程可知，粗鹽加水化鹽溶解后，加NaOH除去鎂離子，加碳酸鈉除去鈣離子，精制后得到的沉渣為CaCO₃、Mg（OH）₂；精制后的食鹽水電解生成NaOH、氫氣、氯氣，最后脫鹽（NaCl等）得到高濃度的NaOH溶液，
（1）工業(yè)食鹽中含有較多的Ca²⁺、Mg²⁺雜質(zhì)，可以用試劑NaOH、Na₂CO₃除去反應為氯化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀，氯化鎂和氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀；
（2）如果含有SO₄^2-，則可加Ba²⁺形成BaSO₄白色沉淀；由于不能引進其他陰離子，所以鋇試劑只能用BaCl₂或Ba（OH）₂；為了有效除去Mg²⁺、Ca²⁺和SO₄^2-，必須先加鋇試劑或NaOH，最后加入Na₂CO₃溶液，如果先加入Na₂CO₃溶液，后加BaCl₂或Ba（OH）₂，則多余Ba²⁺無法除去；
（3）電解NaCl溶液時，在與電源正極相連的電極上（陽極），Cl^-失去電子生成Cl₂：2Cl^--2e^-=Cl₂；在與電源負極相連的電極（陰極）發(fā)生的反應為：2H⁺+2e^-=H₂，消耗H⁺，產(chǎn)生OH^-，所以附近的pH上升；檢驗氯氣通常使用濕潤的碘化鉀淀粉溶液；
（4）氯氣有毒，為保證氯氣完全反應，氫氣應過量，據(jù)此判斷解答；氯化氫易溶于水，據(jù)此設計實驗分析是否含量大于97%；
（5）氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（6）物質(zhì)的結(jié)構決定物質(zhì)的性質(zhì)，從微觀上對比鹽酸與氯化氫氣體的構成，鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，氯化氫溶于水后離解成自由移動的氫離子和氯離子，而構成水的基本粒子是水分子．所以，構成鹽酸溶液的基本粒子是氫離子、氯離子和水分子，其中氫離子能使藍色石蕊試紙變紅，石蕊試紙有兩種，藍色石蕊試紙和紅色石蕊試紙，藍色石蕊試紙常用于測定酸性溶液，在酸性溶液中顯紅色；氯化氫氣體是由氯化氫分子構成的，氯化氫既不屬于酸也不屬于堿，不能能使藍色石蕊試紙變色進行解答．

解答 解：（1）工業(yè)食鹽中含有較多的Ca²⁺、Mg²⁺雜質(zhì)，可以用試劑NaOH、Na₂CO₃除去反應為氯化鈣和碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀，氯化鎂和氫氧化鈉反應生成氫氧化鎂沉淀，所以化學方程式為CaCl₂+Na₂CO₃→CaCO₃↓+2NaCl，MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl；
故答案為：CaCl₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaCl； MgCl₂+2NaOH→Mg（OH）₂↓+2NaCl；
（2）除去粗鹽中的SO₄^2-，可加Ba²⁺形成BaSO₄白色沉淀，由于不能引進其他陰離子，所以鋇試劑只能用BaCl₂或Ba（OH）₂，故AC正確，
故答案為：AC；
（3）在電解過程中，與電源負極相連的電極為陰極，電解池中陰極氫離子得到電子生成氫氣，電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑；陽極氯離子失去電子生成氯氣，2Cl^--2e^-=Cl₂，電解過程中反應的化學方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，氯氣能夠使淀粉碘化鉀溶液變藍，可用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗氯氣，現(xiàn)象是試紙變?yōu)樗{色，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑； Cl₂；濕潤的碘化鉀淀粉； 藍；
（4）氯氣有毒，為保證氯氣完全反應，應該先通入氫氣，再通入氯氣，通入氯氣前應先點燃氫氣，氯化氫易溶于水，所以驗證的方法是：取一個有刻度的玻璃瓶，收集一瓶合成氣，倒放在水槽中，觀察水面上升的高度，進行粗略估計，用100 mL刻度瓶收集滿HCl氣體，置于水中，水升至97 mL以上即認為符合要求，
故答案為：先通H₂，再通Cl₂；通H₂點燃后再通Cl₂；用100 mL刻度瓶收集滿HCl氣體，置于水中，水升至97 mL以上即認為符合要求；
（5）氯氣和氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的化學方程式為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O，
故答案為：Cl₂+2NaOH=NaCl+NaClO+H₂O；
（6）鹽酸是一種酸，鹽酸溶液中的氫離子能使藍色石蕊試液變成紅色，氯化氫既不屬于酸也不屬于堿，不能能使藍色石蕊試紙變色，仍為藍色；
鹽酸能使藍色石蕊試紙變紅，鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，氯化氫氣體和水能不能使藍色石蕊試紙變紅呢？通過B試管中實驗已經(jīng)排除了單獨的氯化氫氣體不能使藍色石蕊試紙變色，還需要進一步排除單獨的水也不能使使藍色石蕊試紙變色，要利用控制變量法向C試管中單獨加入水進行試驗，水的化學式為H₂O．
故答案為：紅；藍；H₂O；證明單獨的氯化氫氣體或水均不能使藍色石蕊試紙變色．

點評 本題考查氯堿工業(yè)，題目難度中等，涉及電解原理、粗鹽提純、化學實驗基本操作方法的應用、實驗設計等知識，明確發(fā)生的離子反應及電解反應原理是解答的關鍵，注意除雜不能引入新的雜質(zhì)及試劑的添加順序和物質(zhì)性質(zhì)的分析應用．