Question

14．氯堿工業(yè)是以電解飽和食鹽水為原理的重要化工生產(chǎn)業(yè)．
（1）電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式是2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑
（2）電解時陽極區(qū)溶液的pH用鹽酸控制在2～3，用化學(xué)平衡移動原理解釋鹽酸的作用使氯氣與水的反應(yīng)（Cl₂+H₂O?HCl+HClO）平衡向右移動，減少氯氣溶解；
（3）用于電解的食鹽水需先除去其中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)．某次除雜操作時，往粗鹽水中先加入過量的BaCl₂（填化學(xué)式），至沉淀不再產(chǎn)生后，再加入過量的Na₂CO₃（填化學(xué)式）和NaOH，充分反應(yīng)后將沉淀一并濾去．經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)濾液中仍含有一定量的SO₄^2-，解釋其原因由于BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中的CO₃^2-較大時，BaSO₄會部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃
[已知：K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10、K_sp（BaCO₃）=5.1×10^-9]．
（4）食鹽水中若含有NH₄⁺，會在陽極產(chǎn)生難溶于水的NCl₃，寫出該電極反應(yīng)式NH₄⁺-6e^-+3Cl^-=NCl₃+4H⁺．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉；
（2）根據(jù)陽極產(chǎn)物和平衡移動原理分析；
（3）在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．根據(jù)提供的Ksp數(shù)據(jù)，在后面加入碳酸鈉時，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq）；
（4）NH₄⁺被氧化生成NCl₃，可據(jù)此書寫電極方程式．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3的作用是促使化學(xué)平衡Cl₂+H₂O?HCl+HClO向左移動，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出，
故答案為：使氯氣與水的反應(yīng)（Cl₂+H₂O?HCl+HClO）平衡向右移動，減少氯氣溶解；
（3）加入過量的Na₂CO₃和NaOH，可分別除去Ca²⁺、Mg²⁺，在除雜的過程中每步加入的試劑必須是過量的，使離子除盡；過量的離子在下一步中必須出去，故先加入BaCl₂，除去硫酸根，過量的鋇離子，加入Na₂CO₃除去．BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中存在大量CO₃^2-時，發(fā)生BaSO₄（s）+CO₃^2- （aq）=BaCO₃（s）+SO₄^2- （aq），BaSO₄（s）會部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃（s），
故答案為：BaCl₂； Na₂CO₃；由于BaSO₄和BaCO₃的K_sp相差不大，當(dāng)溶液中的CO₃^2-較大時，BaSO₄會部分轉(zhuǎn)化為BaCO₃；
（4）NH₄⁺被氧化生成NCl₃，電極方程式為NH₄⁺-6e^-+3Cl^-=NCl₃+4H⁺，故答案為：NH₄⁺-6e^-+3Cl^-=NCl₃+4H⁺．

點評 本題考查了海水資源的利用，提純溴、鎂的制備過程分析，該題側(cè)重對學(xué)生基礎(chǔ)知識的鞏固與訓(xùn)練，同時也注重對學(xué)生答題能力的培養(yǎng)和方法指導(dǎo)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力，屬于中等難度的試題，試題綜合性強(qiáng)，注意把握電解原理以及電極方程式的書寫，把握題給信息．