Question

12．工業(yè)上利用電解飽和食鹽水可制得重要化工產(chǎn)品，又稱為“氯堿工業(yè)”．并能以它們?yōu)樵�料生產(chǎn)一系列化工產(chǎn)品．為提高原料的利用率，節(jié)能降耗．設(shè)計(jì)如圖1所示工藝流程，其中氯堿工業(yè)裝置中的電極未標(biāo)出．

（1）電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2Cl^-+2H₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
（2）為除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，得到純凈的NaCl，可將粗鹽溶于水，正確的操作步驟的順序是B （填序號）．
①過濾②加過量NaOH溶液③加適量鹽酸④加過量Na₂CO₃溶液⑤加過量BaCl₂溶液
A．①④①②⑤③B．①②⑤④①③C．①②④⑤③D．④②⑤
（3）圖中NaOII溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%、b%、c%，由大到小的順序?yàn)閏%＞a%＞b%．
（4）氯堿工業(yè)的產(chǎn)物NaOH與不同物質(zhì)反應(yīng)可以生成不同的鹽．已知常溫下，濃度均為0.1mol/L的四種鈉鹽溶液pH如表，下列說法不正確的是BD（填序號）．

溶質(zhì)	Na2CO3	NaHCO3	NaClO	NaHSO3
pH	11.6	9.7	10.3	5.2

A．向氯水中加入NaHCO₃，可以增大氯水中次氯酸的濃度
B．四種溶液中，水的電離程度最大的是NaClO
C．常溫下，相同物質(zhì)的量濃度的H₂SO₃、H₂CO₃、HClO，pH最大的是HClO
D．四種鹽的陰離子結(jié)合H⁺能力最強(qiáng)的是HCO₃^-
（5）若利用電解氯化鈉溶液所得的氣體制36.5%的濃鹽酸100t，最少需要消耗食鹽58.5t．
（6）氯堿工業(yè)產(chǎn)品Cl₂可用于冶煉鈦鐵礦得到金屬鈦，流程如圖2．寫出鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO．
（7）氮?dú)夂蜌鍤馐莾煞N化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的氣體．鎂還原TiCl₄的反應(yīng)中為防止Mg和Ti被氧化選擇稀有氣體氬氣．試用化學(xué)反應(yīng)方程式解釋不選用氮?dú)獾脑�因�?Mg+N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mg₃N₂．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水可以得到燒堿、氫氣和氯氣；
（2）可先把泥沙過濾去除，加過量Na₂CO₃溶液可除去Ca²⁺和過量的Ba²⁺，因此Na₂CO₃溶液必須放在BaCl₂溶液后面添加即可，另外在加適量鹽酸之前，要把形成的沉淀過濾；
（3）根據(jù)燃燒池中正、負(fù)極電極反應(yīng)判斷NaOII溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化；
（4）A．由表中pH大小可知，酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，向氯水中加入NaHCO₃，NaHCO₃只與鹽酸反應(yīng)而不與HClO；B．鹽類的水解促進(jìn)水的電離，對于強(qiáng)堿弱酸鹽而言，同溫度下pH越大，說明水解程度越大，水的電離程度越大；
C．由表中pH大小可知，酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，根據(jù)酸性強(qiáng)弱判斷pH的大�。�
D．酸性越弱，其離子結(jié)合H⁺能力越強(qiáng)；
（5）由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑和Cl₂+H₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2HCl，可得關(guān)系式NaCl～HCl，質(zhì)量之比等于相對分子質(zhì)量與化學(xué)計(jì)量數(shù)的積之比；
（6）由圖2可知反應(yīng)物有FeTiO₃、Cl₂、C，產(chǎn)物是FeCl₃、TiCl₄、CO，配平即可得到化學(xué)方程式；
（7）高溫條件下，Mg和氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化鎂．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水可以得到燒堿、氫氣和氯氣，化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，改寫為離子方程式為2Cl^-+2H₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
（2）除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-及泥沙，可先把泥沙過濾去除，所得濾液中加過量的氯化鋇的目的是除去硫酸根離子，加過量NaOH溶液的目的是除去Mg²⁺，加過量碳酸鈉溶液的目的是去除過量的鋇離子和Ca²⁺．故Na₂CO₃溶液的加入一定在BaCl₂溶液之后即可，鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，由于鹽酸能使生成的沉淀溶解，故加鹽酸之前一定要過濾，故操作順序可以是：①②⑤④①③或①⑤②④①③或①⑤④②①③，
故答案為：B；
（3）在燃料池中，負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，導(dǎo)致NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，即為b%＜a%，
正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，導(dǎo)致NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，即為a%＜c%，因此c%＞a%＞b%，
故答案為：c%＞a%＞b%；
（4）A．由表中pH大小可知，酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，向氯水中加入NaHCO₃，NaHCO₃只與鹽酸反應(yīng)而不與HClO，因此平衡正向移動，增大了HClO的濃度，故A正確；
B．四種溶液中，水的電離程度最大的是Na₂CO₃，其次才是NaClO，故B錯誤；
C．酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，常溫下，相同物質(zhì)的量濃度的H₂SO₃、H₂CO₃、HClO，pH最小的是H₂SO₃，最大的是HClO，故C正確；
D．酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HClO＞HCO₃^-，因此結(jié)合H⁺能力最強(qiáng)的是CO₃^2-，故D錯誤；
故答案為：BD；
（5）由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑和Cl₂+H₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2HCl，可得關(guān)系式NaCl～HCl，
設(shè)最少需要消耗食鹽的質(zhì)量為x，則
NaCl～HCl
58.5    36.5
x      100t×36.5%
$\frac{58.5}{36.5}=\frac{x}{100t×36.5%}$
x=58.5t，
故答案為：58.5；
（6）由圖2可知反應(yīng)物有FeTiO₃、Cl₂、C，產(chǎn)物是FeCl₃、TiCl₄、CO，鈦鐵礦經(jīng)氯化法得到四氯化鈦的化學(xué)方程式為2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO，
故答案為：2FeTiO₃+6C+7Cl₂=2FeCl₃+2TiCl₄+6CO；
（7）鎂還原TiCl₄的反應(yīng)條件是在高溫條件下進(jìn)行的，高溫下3Mg+N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mg₃N₂，因此不能選擇氮?dú)舛�選擇氬氣，
故答案為：3Mg+N₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Mg₃N₂．

點(diǎn)評 本題考查氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn)，側(cè)重于燃料電池、電解原理、鹽類水解規(guī)律、氧化還原化學(xué)方程式的書寫以及計(jì)算的考查，為高頻考點(diǎn)，綜合性很強(qiáng)，題目難度中等，掌握好化學(xué)反應(yīng)原理、加強(qiáng)計(jì)算能力的培養(yǎng)是解題之道．