(9分)目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。
(1)电解前,如果粗盐中SO42ˉ含量较高,必须添加试剂除去SO42ˉ,则按添加试剂顺序,依次发生反应的离子方程式为 。
(2)补齐下列电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式:
______________________ __________________________________
(反应物) (阴极产物) (阳极产物)
(3)在电解制得的NaOH中往往还含有一定量的NaCl,因此必需进行脱盐工序,脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过 、冷却、 (填写操作名称)除去NaCl。
(4)已知NaCl在60℃的溶解度为37.1 g,现电解60℃精制饱和食盐水1371 g。经分析,电解后溶液密度为1.37 g·cm-3,其中含有20gNaCl,则电解后NaOH的物质的量浓度为__________mo1·L-1(保留小数点后1位)。
(1)Ba2+ + SO42ˉ = BaSO4↓ CO32ˉ+ Ba2+ =BaCO3↓ 2H+ + CO32ˉ= H2O+CO2↑(3分,顺序颠倒没分)
(2)2Clˉ+2H2O H2↑ + 2OHˉ + Cl2↑ (2分)
阴极产物 阳极产物
(3)蒸发过滤 (每个1分,共2分) (4)7.1(2分)
(1)除去SO42-需要氯化钡溶液,而过量的氯化钡又需要碳酸钠溶液,最后加入盐酸除去过量的碳酸钠,因此有关反应的方程式是Ba2+ + SO42ˉ = BaSO4↓、CO32ˉ+ Ba2+ =BaCO3↓ 、2H+ + CO32ˉ= H2O+CO2↑。
(2)惰性电极调节食盐水时,阳极是氯离子放电生成氯气。阴极是氢离子放电生成氢气,同时破坏阴极周围水的电离平衡,因此氢氧化钠在阴极生成,所以反应的方程式是2Clˉ+2H2O H2↑ + 2OHˉ + Cl2↑
阴极产物 阳极产物
(3)由于氢氧化钠和氯化钠的溶解度随温度的变化相差较大,所以可以通过蒸发、冷却和过滤的方法除去氯化钠。
(4)电解前氯化钠的氯化钠的质量是1371g×37.1/137.1=371g,而电解后氯化钠是20g,所以电解的氯化钠是351g,物质的量是351g÷58.5g/m=6mol。因此根据反应的方程式可知,生成氢氧化钠是6mol,氢气和氯气都是3mol,所以反应后的溶液质量是1371g-2g/mol%3mol-71g/mol×3mol=1152g,则溶液的体积是1152g÷1.37g/ml=840.9ml,所以氢氧化钠的浓度是6mol÷0.841L=7.1mol/L。