Question

氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，其主要原理基于電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣以及氫氣應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：

（1）電解前，如果粗鹽中SO42- 含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42- ，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(yè)“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(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

利用鹽泥生產(chǎn)MgSO4·7H2O晶體的工藝流程如下圖所示。

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(yīng)溫度在50℃左右。持續(xù)攪拌使之充分反應(yīng)，以使Mg(OH)2充分溶解并轉(zhuǎn)化為MgSO4，CaCO3在此過程中轉(zhuǎn)化為CaSO4，請解釋此轉(zhuǎn)化得以發(fā)生的原因                              。

②過濾所得濾渣的主要成分為                                          。

③根據(jù)下圖分析，蒸發(fā)結(jié)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37.1 g，現(xiàn)電解60 ℃精制飽和食鹽水1371 g，經(jīng)分析，電解后溶液密度為1.37 g·cm-3，其中含有20 g NaCl，則電解后NaOH的物質(zhì)的量濃度為________________mol·L-1。

Answer 1

【知識點】粗鹽提純；物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用  J5 

【答案解析】（1）ac（多選或者少選或者錯選一律扣1分，扣完為止）

（2）①硫酸能與碳酸鈣反應(yīng)，攪拌過程中產(chǎn)生的CO2不斷逸出，碳酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣

②BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物質(zhì)（答出BaSO4即可）      

③NaCl

④減小壓強，降低水的沸點，避免干燥溫度過高而失去結(jié)晶水（答到防止加熱溫度過高失去結(jié)晶水給1分，答到真空或者減壓降低水的沸點給1分）

（3）7.14（未保留三位有效數(shù)字扣一分）

   解析：（1）除去SO42-應(yīng)用Ba2+，在除雜過程中不能引入新的雜質(zhì)，故只能選擇BaCl2。

（2）①在此過程中是生產(chǎn)MgSO4•7H2O，故應(yīng)加入硫酸，加入的硫酸與CaCO3發(fā)生反應(yīng)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(zhuǎn)化為CaSO4。
②過濾得到不溶于硫酸的物質(zhì)，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(zhì)；
③在此過程中是根據(jù)在不同溫度下不同物質(zhì)的溶解度的不同而把其中的雜質(zhì)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(jié)晶水。

（3）設(shè)1371gt℃時飽和食鹽水中含有氯化鈉的質(zhì)量為x．

1371 g/x=(100g+37.1g)/ 37.1 g

x=371g

電解后溶液中含有20 g NaCl，故電解的NaCl的質(zhì)量為371g—20 g=351g，

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
117     80

351g    m   

117/351=80/m

 m (NaOH)=240g

n (NaOH)=6mol

同理根據(jù)上面的計算可以得到生成的氫氣、氯氣的質(zhì)量分別為6g、213g，故電解完溶液的質(zhì)量為1371 g—6g—213g=1152g，電解后溶液的體積為1152g/1.37 g·cm-3=841mL=0.841L，故NaOH的物質(zhì)的量濃度C=n/V=7.14 mol·L-1

【思路點撥】本題考查了（1）物質(zhì)的分離提純，題目難度不大，根據(jù)除雜是不能引入新的雜質(zhì)、不能影響被提純的物質(zhì)的性質(zhì)和量，并且操作簡單可行，除雜時要結(jié)合物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分離；（2）含雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式計算和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算，難度較大．計算反應(yīng)后溶液質(zhì)量時，用反應(yīng)前溶液質(zhì)量減去生成氣體的質(zhì)量時，不但要減去氯氣的質(zhì)量，還要減去氫氣的質(zhì)量。故本題綜合性較強。