Question

氯堿工業是最基本的化學工業之一，其主要原理基于電解飽和食鹽水：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，它的產品燒堿和氯氣以及氫氣應用廣泛．請回答下列問題：
（1）電解前，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

 

（填字母代號）．
a．Ba（OH）₂　　   b．Ba（NO₃）₂　　     c．BaCl₂
（2）“鹽泥”是電解食鹽水過程中形成的工業“廢料”．某工廠的鹽泥組成如下：

成分	NaCl	Mg（OH）2	CaCO3	BaSO4	其他不溶物
質量分數（%）	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

利用鹽泥生產MgSO₄?7H₂O晶體的工藝流程如圖1所示．

回答下列問題：
①酸洗過程中加入適量硫酸控制pH為5左右，反應溫度在50℃左右．持續攪拌使之充分反應，以使Mg（OH）₂充分溶解并轉化為MgSO₄，CaCO₃在此過程中轉化為CaSO₄，請解釋此轉化得以發生的原因

 

．
②過濾所得濾渣的主要成分為

 

．
③根據如圖2分析，蒸發結晶過濾所得晶體A主要成分為

 

．
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶體的原因是

 

．
（3）已知NaCl在60℃的溶解度為37.1g，現電解60℃精制飽和食鹽水1371g，經分析，電解后溶液密度為1.37g?cm^-3，其中含有20g NaCl，則電解后NaOH的物質的量濃度為

 

mol?L^-1．
．

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）除去SO₄^2-應用Ba²⁺，在除雜過程中不能引入新的雜質，故只能選擇BaCl₂；
（2）①在此過程中是生產MgSO₄?7H₂O，故應加入硫酸，加入的硫酸與CaCO₃發生反應生成CO₂，在攪拌過程中CO₂不斷逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑不斷向右移動，而使CaCO₃轉化為CaSO₄；
②過濾得到不溶于硫酸的物質，而CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，故過濾所得濾渣的主要成分為CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物質；
③在此過程中是根據在不同溫度下不同物質的溶解度的不同而把其中的雜質除掉，故晶體A主要成分為氯化鈉；
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶體防止失去結晶水；
（3）設1371gt℃時飽和食鹽水中含有氯化鈉的質量為x．

1371g

x

=

100g+37.1g

37.1g

x=371g
電解后溶液中含有20g NaCl，故電解的NaCl的質量為371g-20g=351g，
2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
117         80
351g        m

117

351

=

80

m

m=240g
n=6mol
同理根據上面的計算可以得到生成的氫氣、氯氣的質量分別為6g、213g，故電解完溶液的質量為1371g-6g-213g=1152g，電解后溶液的體積為

1152g

1.37g?cm -3

=841mL=0.841L，以此計算NaOH的物質的量濃度．

解答： 解：（1）除去SO₄^2-應用Ba²⁺，在除雜過程中不能引入新的雜質，故只能選擇BaCl₂，故選：ac；
（2）①在此過程中是生產MgSO₄?7H₂O，故應加入硫酸，加入的硫酸與CaCO₃發生反應生成CO₂，在攪拌過程中CO₂不斷逸出，使平衡CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑不斷向右移動，而使CaCO₃轉化為CaSO₄，故答案為：硫酸能與碳酸鈣反應，攪拌過程中產生的CO2不斷逸出，碳酸鈣轉化為硫酸鈣；
②過濾得到不溶于硫酸的物質，而CaSO₄、BaSO₄不溶于硫酸，故過濾所得濾渣的主要成分為CaSO₄、BaSO₄、其它不溶物質，故答案為：CaSO₄、BaSO₄等其它不溶酸的物質；
③在此過程中是根據在不同溫度下不同物質的溶解度的不同而把其中的雜質除掉，故晶體A主要成分為氯化鈉，故答案為：NaCl；
④真空干燥MgSO₄?7H₂O晶體防止失去結晶水，故答案為：減小壓強，降低水的沸點，避免干燥溫度過高而失去結晶水；
（3）設1371gt℃時飽和食鹽水中含有氯化鈉的質量為x．

1371g

x

=

100g+37.1g

37.1g

x=371g
電解后溶液中含有20g NaCl，故電解的NaCl的質量為371g-20g=351g，
2NaCl+2H₂O=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
117         80
351g        m

117

351

=

80

m

m=240g
n=6mol
同理根據上面的計算可以得到生成的氫氣、氯氣的質量分別為6g、213g，故電解完溶液的質量為1371g-6g-213g=1152g，電解后溶液的體積為

1152g

1.37g?cm -3

=841mL=0.841L，故NaOH的物質的量濃度c=

n

V

=7.14mol?L^-1，故答案為：7.14．

點評：本題考查了（1）物質的分離提純，題目難度不大，根據除雜是不能引入新的雜質、不能影響被提純的物質的性質和量，并且操作簡單可行，除雜時要結合物質的物理性質和化學性質進行分離；（2）含雜質物質的化學方程式計算和溶質質量分數的計算，難度較大．計算反應后溶液質量時，用反應前溶液質量減去生成氣體的質量時，不但要減去氯氣的質量，還要減去氫氣的質量，故本題綜合性較強．