Question

氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖所示：

（1）由于生成的氯氣可溶于水，并發(fā)生下列反應(yīng)Cl₂+H₂O?HCl+HClO，電解時(shí)用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用

氯氣在水中存在平衡為Cl₂+H₂O?HCl+HClO，增大鹽酸的濃度可使該平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的逸出

；
（2）電解所用的鹽水需精制．去除食鹽水中含有的Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、SO₄^2-[c（SO₄^2-）＞c（Ca²⁺）]．精致流程如下（淡鹽水和溶液A來上述電解池）：

①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是

Mg（OH）₂

．
②過程Ⅰ中Cl₂將NH₄⁺轉(zhuǎn)化為N₂的離子方程式是

2NH₄⁺+3Cl₂+8OH^-=N₂+6Cl^-+8H₂O或2NH₄⁺+3ClO^-+2OH^-=N₂+3Cl^-+5H₂O

．
③BaSO₄的溶解度比BaCO₃的小，過程Ⅱ中除去的離子有

Ca²⁺、SO₄^2-

．
④經(jīng)過程Ⅲ處理，要求鹽水c中剩余Na₂SO₃的含量小于5mg/L，若鹽水b中NaClO的含量是7.45mg/L，則處理10m³鹽水b，最多添加10%Na₂SO₃溶液的質(zhì)量為多少kg？（加入溶液引起的體積變化忽略不計(jì)，請(qǐng)寫出解題步驟）．

1.76kg

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)陽極產(chǎn)物和平衡移動(dòng)原理分析；
（2）①根據(jù)雜質(zhì)離子和溶液的酸堿性判斷能反應(yīng)生成的沉淀；
②根據(jù)A溶液成分和可能具有的性質(zhì)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)和質(zhì)量守恒定律書寫離子方程式；
③根據(jù)溶液成分和溶解度大小判斷生成的沉淀；
④根據(jù)反應(yīng)方程式和質(zhì)量守恒解答．

解答：解：（1）電解飽和食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)式為：2H₂O-2e^-═2OH^-+H₂↑，陽極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極產(chǎn)物為NaOH和H₂，陽極產(chǎn)物是Cl₂，電解時(shí)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(dòng)，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出，
故答案為：氯氣在水中存在平衡為Cl₂+H₂O?HCl+HClO，增大鹽酸的濃度可使該平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的逸出； 
（2）①根據(jù)粗鹽水和淡鹽水的化學(xué)成分，結(jié)合精制鹽水的流程進(jìn)行分析，可知過程I是將Mg²⁺轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂沉淀除去，即鹽泥a中除泥沙外，還含有的物質(zhì)是Mg（OH）₂，
故答案為：Mg（OH）₂；
②將NH₄⁺轉(zhuǎn)化為N₂的氧化劑是Cl₂，對(duì)應(yīng)的離子方程式是2NH₄⁺+3Cl₂+8OH^-═N₂+6Cl^-+8H₂O，
故答案為：2NH₄⁺+3Cl₂+8OH^-=N₂+6Cl^-+8H₂O； 
③過程II是利用沉淀溶解平衡原理，將溶液中的Ca²⁺和SO₄^2-分別轉(zhuǎn)化為CaCO₃和BaSO₄沉淀除去，
故答案為：Ca²⁺、SO₄^2-；
④處理10m³鹽水b中含有NaClO的物質(zhì)的量為n=

1000L×10×7.45×10-3g/L

74.5g/mol

=1mol 
根據(jù)反應(yīng)：NaClO+Na₂SO₃═NaCl+Na₂SO₄，可知與NaClO完全反應(yīng)消耗的Na₂SO₃為1mol，
質(zhì)量為m=n×M=1mol×126g/mol=126g，
根據(jù)題意，設(shè)最多添加10%Na₂SO₃溶液的質(zhì)量為x

(x×10%-126g)×103mg/g

10000L

=5mg/L，
解得：x=1760g=1.76kg，
故答案為：1.76kg．

點(diǎn)評(píng)：本題考查氯堿工業(yè)，注意把握題給信息，掌握電解原理，根據(jù)反應(yīng)方程式和質(zhì)量守恒進(jìn)行計(jì)算為解答該題的關(guān)鍵，題目難度中等．