Question

3．已知下列反應(yīng)（反應(yīng)所需的其他條件和各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)均已略去）：
A+B $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$M+D+E；  E+M═A+F+B
（1）若A是一種鈉鹽，該反應(yīng)是化學(xué)工業(yè)上制取單質(zhì)E和化合物M的重要方法．該化學(xué)
上工業(yè)稱為氯堿工業(yè)（選填：硫酸工業(yè)  氯堿工業(yè)  塑料工業(yè)），化學(xué)工業(yè)上電解A、B混合物時要使用下列試劑（NaOH、Na₂CO₃、HCl、BaCl₂）除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等干擾離子，試劑的添加順序依次為（用最簡潔的語言如：過量、適量描述用量要求）：
過量BaCl₂、過量Na₂CO₃、過量NaOH、過濾后向濾液中加入適量HCl．在25℃，pH=x的鹽酸aL與pH=y的M溶液bL恰好中和（x≤6、y≥8）．x+y＞14，則$\frac{a}$=10^x+y-14；（用x、y表示）且a＞b（“＞”“＜”“=”）
（2）若A是一種含氧酸鹽，可用于實驗室中檢驗乙醇中水的存在．該反應(yīng)中電極上會析出紅色固體．則其電解反應(yīng)方程式是：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．
 （3）現(xiàn)有有一種新型的高能電池--鈉硫電池（熔融的鈉、硫為兩極，以Na⁺導(dǎo)電的β-Al₂O₃陶瓷作固體電解質(zhì)），反應(yīng)式為：2Na+xS $?_{充電}^{放電}$Na₂Sx，
用該電池作電源電解（如圖）含有 0.2mol上述（1）題中A鹽溶液500ml時，若此電池工作一段時間后消耗23g Na．則原電池的正極反應(yīng)為XS+2e^-=S_x^2-；電解后溶液加水稀釋至2L，溶液的pH為13．

Answer 1

分析 （1）A+B $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$M+D+E，E+M═A+F+B，所以第一個反應(yīng)是電解飽和食鹽水的反應(yīng)，A為NaCl，B為H₂O，M為NaOH，E為Cl₂，D為H₂，在工業(yè)上稱為氯堿工業(yè)；把雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為沉淀或氣體除去，除鈣離子用碳酸根離子，除鎂離子、鐵離子用氫氧根離子，除硫酸根離子用鋇離子，要注意除雜質(zhì)的順序，后加的試劑最好能把前面先加是過量試劑除掉；25℃時、有pH為x的HCl溶液和pH為y的NaOH溶液，HCl和NaOH都是強電解質(zhì)，如果HCl和NaOH恰好中和，則二者的物質(zhì)的量相等，則有aL×10^-xmol/L=bL×10^y-14mol/L，即a：b=10^x+y-14；
（2）可用于實驗室中檢驗乙醇中水的存在，說明A是硫酸銅，電解時，生成銅、氧氣、硫酸；
（3）原電池放電時，2Na+xS=Na₂S_x，硫單質(zhì)得電子，正極反應(yīng)為：xS+2e^-=S_x^2-，負極電極反應(yīng)為Na-e^-=Na⁺；根據(jù)得失電子守恒建立關(guān)系式計算c（OH^-）．

解答 解：（1）A+B $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$M+D+E，E+M═A+F+B，所以第一個反應(yīng)是電解飽和食鹽水的反應(yīng)，A為NaCl，B為H₂O，M為NaOH，E為Cl₂，D為H₂，在工業(yè)上稱為氯堿工業(yè)，
除去粗鹽中的可溶性雜質(zhì)：Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-時，加入過量BaCl₂（去除硫酸根離子）：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；加入過量Na₂CO₃（去除鈣離子的多余的鋇離子）：Ca²⁺+CO₃^2-=CaCO₃，碳酸鈉必須加在氯化鋇之后；加入過量NaOH（去除鎂離子和鐵離子）：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，F(xiàn)e³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；過濾除掉沉淀，向濾液中加入適量鹽酸至溶液呈中性（除掉溶液中過量的氫氧根和碳酸根），
25℃時、有pH為x的HCl溶液和pH為y的NaOH溶液，HCl和NaOH都是強電解質(zhì)，如果HCl和NaOH恰好中和，則二者的物質(zhì)的量相等，則有aL×10^-xmol/L=bL×10^y-14mol/L，即a：b=10^x+y-14，若x+y＞14，則a：b=10^x+y-14＞1，即a＞b，
故答案為：氯堿工業(yè)；過量BaCl₂、過量Na₂CO₃、過量NaOH、過濾后向濾液中加入適量HCl；10^x+y-14；＞；
（2）可用于實驗室中檢驗乙醇中水的存在，說明A是硫酸銅，電解時，生成銅、氧氣、硫酸，電解方程式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
（3）原電池放電時，2Na+xS=Na₂S_x，硫單質(zhì)得電子，正極反應(yīng)為：xS+2e^-=S_x^2-，負極電極反應(yīng)為Na-e^-=Na⁺，
電解氯化鈉溶液時，原電池中鈉失去電子總數(shù)與電解池中電子轉(zhuǎn)移總數(shù)相等，當(dāng)電池消耗23gNa時，失去電子為1mol，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑，2NaCl～2NaOH～2e^-，而NaCl只有0.2mol，則只能生成氫氧化鈉0.2mol，這部分電子轉(zhuǎn)移為0.2mol，電池繼續(xù)工作相當(dāng)于電解水，2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，不影響氫氧化鈉物質(zhì)的量，則c（OH^-）=$\frac{n（NaOH）}{V}$=$\frac{0.2mol}{2L}$=0.1mol/L，則PH=13，
故答案為：xS+2e^-=Sx^2-；13．

點評 本題考查了電解的原理和規(guī)律，結(jié)合反應(yīng)的特點以及現(xiàn)象進行推斷，涉及粗鹽提純過程中的除雜方面的知識，酸堿混合溶液定性判斷及pH的有關(guān)計算，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確恰好反應(yīng)時二者物質(zhì)的量相等是解本題關(guān)鍵，綜合性強，第（3）問后期是電解水，易錯，注意審題．