Question

請回答氯堿工業中的如下問題：

(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質量比)生成的產品。理論上k＝ (要求寫出計算表達式和結果)；

(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等雜質，必須精制后才能供電解使用。精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②HCl(鹽酸)、③BaCl2，這3種試劑添加的合理順序是 (填序號)；

(3)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下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

①圖中X、Y分別是 、 (填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a%與b%的大小 ；

②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： ；

③這樣設計的主要節(電)能之處在于(寫出2處) 、 。

 

Answer 1

(1)k＝Mr(Cl2)/2Mr(NaOH)＝71/80＝1∶1.13或0.89

(2)③①②

(3)①Cl2 H2 a%<b%

②O2＋4e－＋2H2O=4OH－ H2－2e－＋2OH－=2H2O

③燃料電池可以補充電解池消耗的電能 提高產出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也可)

【解析】(1)據化學方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑即可計算出k值．

(2)把Na2CO3放在BaCl2之后，以除去過量的Ba2＋；把鹽酸放在NO2CO3之后，以除去過量的CO32-。

(3)判斷出二極是解答二池問題的前提：燃料電池中通空氣(氧化劑)的一極應為正極，所以：①Y(通入負極，還原劑)必為H2，繼而H2產生于電解池的陰極，可推出產生于電解池陽極的X必為Cl2；a% NaOH進入燃料電池，出來后的濃度變化可用二種方法判斷：[方法一]從Na＋的移動方向來定：Na＋向陰極(即正極)移動，所以正極b% NaOH濃度增大，負極流出的NaOH變稀；[方法二]從水、OH－的量變來定：負極H2－2e－＋2OH－=2H2O，水增多、OH－減少，變稀；正極O2＋4e－＋2H2O=4OH－，水減少、OH－增多，所以正極增濃，即a<b。