Question

氯碱工业中电解饱和食盐水流程及原理示意图如下图所示。

（1）为了有效除去粗盐中混有的 Ca²⁺、Mg²⁺、SO，下列选项中所加试剂（均为溶液）及加入顺序均合理的是 ______（填选项字母，每步操作后都接有过滤过程）。

A 先加足量 Ba(OH)₂，再加足量 Na₂CO₃，最后加入适量稀盐酸

B 先加足量 NaOH，再加足量 Na₂CO₃，然后加足量 BaCl₂，最后加入适量稀盐酸

C 先加足量 Na₂CO₃，再加足量 BaCl₂，然后加足量 NaOH，最后加入适量稀盐酸

D 先加足量 Ba(NO₃)₂，再加足量 NaOH，然后加足量 Na₂CO₃，最后加入适量稀盐酸

（2）生成 H₂ 的电极反应式是 __________。

（3）通过交换膜的离子主要是 ______，向 ______（填“E”或“F”）方向移动，溶液 A 的 浓度变化为 ______（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）电解饱和食盐水总反应的离子方程式是 ____________ 。

Answer

A 2H2O+2e-=2OH-+H2↑ Na+ F 增大 2Cl- +2H2O2OH- +H2↑+Cl2↑

【解析】

除杂试剂要过量，过量试剂要除尽。用阳离子交换膜电解槽电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气和氢氧化钠。

（1）为了有效除去粗盐中混有的 Ca2+、Mg2+、SO:

A 先加足量 Ba(OH)2，可以除去SO和Mg2+，再加足量 Na2CO3，可以除去Ca2+和过量的Ba2+，最后加入适量稀盐酸除去OH-和CO32-，A合理；

B 先加足量 NaOH，再加足量 Na2CO3，然后加足量 BaCl2，过量的Ba2+无法除去， B不合理；

C 先加足量 Na2CO3，再加足量 BaCl2，过量的Ba2+无法除去，C不合理；

D 先加足量 Ba(NO3)2，可以除去SO，但是引入了硝酸根离子成为新的杂质，D不合理。

综上所述，所加试剂（均为溶液）及加入顺序均合理的是A。

（2）阴极上水电离的氢离子放电生成H2 ，从而破坏了水的电离平衡，溶液呈碱性，电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2↑。

（3）阳离子交换膜只允许阳离子通过 ，故通过交换膜的离子主要是Na+，向阴极方向移动，故填F；阴极的电极反应式是2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故溶液 A 的浓度增大。

（4）电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，总反应的离子方程式是 2Cl- +2H2O2OH- +H2↑+Cl2↑。