Question

【题目】请回答氯碱工业中的如下问题：

(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k＝ (要求写出计算表达式和结果)；

(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)、③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是 (填序号)；

(3)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是 、 (填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小 ；

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应，正极： ；负极： ；

③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处) 、 。

Answer 1

【答案】(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燃料电池可以补充电解池消耗的电能 提高产出碱液的浓度，降低能耗(其他合理答案也可)

【解析】(1)据化学方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑即可计算出k值．

(2)把Na2CO3放在BaCl2之后，以除去过量的Ba2＋；把盐酸放在NO2CO3之后，以除去过量的CO32-。

(3)判断出二极是解答二池问题的前提：燃料电池中通空气(氧化剂)的一极应为正极，所以：①Y(通入负极，还原剂)必为H2，继而H2产生于电解池的阴极，可推出产生于电解池阳极的X必为Cl2；a% NaOH进入燃料电池，出来后的浓度变化可用二种方法判断：[方法一]从Na＋的移动方向来定：Na＋向阴极(即正极)移动，所以正极b% NaOH浓度增大，负极流出的NaOH变稀；[方法二]从水、OH－的量变来定：负极H2－2e－＋2OH－=2H2O，水增多、OH－减少，变稀；正极O2＋4e－＋2H2O=4OH－，水减少、OH－增多，所以正极增浓，即a<b。