Question

【化學—選修2：化學與技術】（15分）

工業上采用電解飽和食鹽水的方法生產燒堿和氯氣。

Ⅰ.電解飽和食鹽水之前，需精制食鹽水。為了除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、及泥沙，可將粗鹽溶于水，然后進行下列五項操作：①過濾；②加過量NaOH溶液；③加適量鹽酸；④加過量Na₂CO₃溶液；⑤加過量BaCl₂溶液。正確的操作順序是          。

A.④②①⑤③       B.④①②⑤③          C.②⑤④①③      

D.②④⑤①③       E.⑤②④①③          F.⑤④②①③

Ⅱ.氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(電)能30％以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

⑴圖中X、Y分別是_____、______（填化學式）

⑵分別寫出燃料電池B中正極、負極上發生的電極反應

正極：___________     __; 負極：___________        ____;

⑶為什么必須將空氣中的二氧化碳除去才能通入燃料電池？                  。

⑷分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a％、b％和c%的大小                     。

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ.CEF（3分）

Ⅱ.⑴Cl₂（2分）、H₂（2分）⑵O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-（2分）；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O（2分）⑶使燃料電池導出的NaOH溶液中混有Na₂CO₃ （2分）⑷b%>a%>c%（2分）

【解析】Ⅰ.考查離子的除雜。泥沙不溶于水過濾即可。Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-對應的試劑分別是碳酸鈉、氫氧化鈉和氯化鋇。由于過量的氯化鋇要通過碳酸鈉來除去，所以正確的答案選CEF。

Ⅱ.（1）惰性電極電解氯化鈉溶液的生成物是氯氣、氫氣和氫氧化鈉。由于B是燃料電池，所以Y是氫氣，X是氯氣。

（2）原電池中負極失去電子，正極得到電子，所以氫氣在負極通入，氧氣在正極通入。由于電解質是氫氧化鈉，所以正負極的電極反應式分別是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-、2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O.

（3）因為CO₂能和氫氧化鈉反應生成碳酸鈉，使燃料電池導出的NaOH溶液中混有Na₂CO₃。

（4）由于離子交換膜的作用，最終得到的氫氧化鈉濃度增大，即b%>a%>c%。