Question

14．以食鹽為原料進(jìn)行生產(chǎn)并綜合利用的某些過程如圖所示：

（1）為除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺和SO₄^2-，得到純凈的NaCl晶體，需加入以下試劑：a．過量的NaOH溶液；b．過量的Na₂CO₃溶液；c．適量的鹽酸；d．過量的BaCl₂溶液．
正確的加入順序是adbc，還缺少的操作步驟是過濾和蒸發(fā)結(jié)晶．
（2）將濾液的pH調(diào)至酸性除去的離子是OH^-、CO₃^2-，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O．
（3）若用惰性電極電解200mL1.5mol/L食鹽水，當(dāng)電解2min時，兩極共收集到448mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．假設(shè)電解前后溶液的體積不變，則電解后該溶液的pH為13．
（4）若向分離出NaHCO₃晶體后的母液中加入過量生石灰，則可獲得一種可以循環(huán)使用的物質(zhì)，其化學(xué)式是NH₃．
（5）純堿在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用．
①純堿可用于除灶臺油污．其原因是（結(jié)合離子方程式表述）Na₂CO₃溶液顯堿性，即CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，與油污發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去污目的．
②常溫下，向某pH=11的Na₂CO₃溶液中加入過量石灰乳，過濾后所得溶液pH=13．
則反應(yīng)前的溶液中與反應(yīng)后的濾液中水電離出的c（OH^-）的比值是10¹⁰．

Answer 1

分析 根據(jù)流程可知，粗鹽水加入沉淀劑過濾得到濾液，加入試劑調(diào)節(jié)溶液PH至酸性，加熱蒸發(fā)得到飽和食鹽水，電解生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣，加入碳酸銨反應(yīng)生成碳酸氫鈉晶體和氯化銨溶液，碳酸氫鈉晶體加熱分解得到碳酸鈉，母液中加入過量生石灰生成氨氣回收循環(huán)使用，
（1）根據(jù)鎂離子用氫氧根離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，鈣離子用碳酸根離子沉淀，過濾要放在所有的沉淀操作之后，加碳酸鈉要放在加氯化鋇之后，可以將過量的鋇離子沉淀最后再用鹽酸處理溶液中的碳酸根離子和氫氧根離子進(jìn)行分析；
（2）將濾液的pH值調(diào)至酸性，目的是除去粗鹽提純過程中加入的鹽酸，和少量碳酸鈉；
（3）結(jié)合反應(yīng)過程和電極反應(yīng)，計(jì)算溶液中氫離子濃度得到溶液pH；
（4）若向分離出NaHCO₃晶體后的母液中加入過量生石灰，和氯化銨反應(yīng)生成氨氣，可以循環(huán)使用；
（5）①根據(jù)純堿的性質(zhì)來分析原因及書寫化學(xué)方程式；
②氫氧化鈉中氫氧根離子是完全是水電離出的，碳酸鈉溶液中氫氧根離子是水完全電離生成的，結(jié)合離子積計(jì)算判斷．

解答 解：（1）鎂離子用氫氧根離子沉淀，加入過量的氫氧化鈉可以將鎂離子沉淀，硫酸根離子用鋇離子沉淀，加入過量的氯化鋇可以將硫酸根離子沉淀，至于先除鎂離子，還是先除硫酸根離子都行，鈣離子用碳酸根離子沉淀，除鈣離子加入碳酸鈉轉(zhuǎn)化為沉淀，但是加入的碳酸鈉要放在加入的氯化鋇之后，這樣碳酸鈉會除去反應(yīng)剩余的氯化鋇，離子都沉淀了，在進(jìn)行過濾，最后再加入鹽酸除去反應(yīng)剩余的氫氧根離子和碳酸根離子，通過蒸發(fā)結(jié)晶得到純凈的NaCl晶體，所以正確的順序?yàn)椋篴dbc，缺少的步驟為過濾、蒸發(fā)結(jié)晶，
故答案為：adbc；過濾；蒸發(fā)結(jié)晶；
（2）將濾液的pH值調(diào)至酸性，目的是除去粗鹽提純過程中加入的鹽酸，和少量碳酸鈉；除去的離子是OH^-，CO₃^2-；反應(yīng)的離子方程式為：H⁺+OH^-=H₂O，CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；
故答案為：OH^-、CO₃^2-；H⁺+OH^-=H₂O、CO₃^2-+2H⁺=CO₂↑+H₂O；
（3）若用惰性電極電解200mL 1.5mol•L^-1食鹽水，n（NaCl）=0.2L×1.5mol/L=0.3mol，當(dāng)電解2min時，兩極共收集到448mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），n=$\frac{0.448L}{22.4L/mol}$=0.02mol，2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，生成氫氣為0.01mol，溶液中增加氫氧根離子物質(zhì)的量為0.02mol，假設(shè)電解前后溶液的體積不變，$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/mol，氫氧根離子濃度=結(jié)合離子積常數(shù)計(jì)算得到溶液中氫離子濃度=$\frac{1{0}^{-14}}{0.1}$=10^-13mol/L，則電解后該溶液的pH為13；
故答案為：13；
（4）若向分離出NaHCO₃晶體后的母液中加入過量生石灰，反應(yīng)生成的氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成氨氣，可以循環(huán)使用，
故答案為：NH₃；
（5）①純堿即Na₂CO₃可用于除灶臺油污，其原因是Na₂CO₃溶液顯堿性，即CO₃^2-+H₂O HCO₃^-+OH^-，與油污發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去污目的；
故答案為：Na₂CO₃溶液顯堿性，即CO₃^2-+H₂O HCO₃^-+OH^-，與油污發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到去污目的；
②pH為11碳酸鈉溶液中：c（H⁺）_剩余•c（OH^-）_水=10^-14；c（OH^-）_水=10^-3mol/L，Na₂CO₃溶液中加入過量石灰乳，反應(yīng)生成碳酸鈣和氫氧化鈉，所得溶液pH=13，則此時水電離出的c（OH^-）的值是10^-13mol/L，
所以反應(yīng)前的溶液中與反應(yīng)后的濾液中水電離出的c（OH^-）的比值=$\frac{1{0}^{-3}mol/L}{1{0}^{-13}mol/L}$=10¹⁰，
故答案為：10¹⁰．

點(diǎn)評 本題考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的綜合應(yīng)用及鹽的水解原理，題目難度中等，涉及粗鹽提純、鹽的水解原理影響及其應(yīng)用、溶液pH的計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的應(yīng)用等知識，注意掌握鹽的水解原理及溶液pH的計(jì)算方法，明確粗鹽提純原理及操作方法．