Question

(16分)氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。
⑴以前采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl₂会与NaOH接触，产物中肯定有NaClO，从而影响产品的纯度。能包含这一过程的总反应方程式为                                     
⑵现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解，即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区，则从阴极区排出的是                                        ，电解时用盐酸控制阳极区的PH在2～3，用化学平衡移动原理解释盐酸的作用：                                
                                             
（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分析比较图中氢氧化鈉质量分数大小：a%   (填“＞”、“＜”或“＝”) b%, 理由是
                     
②这样设计的主要节（电））能之处在于              （至少写一处）
⑷科研人员为减少火力发电厂对环境的污染，曾经考虑让火力发电厂和氯碱厂进行就近联合。请你判断该方案是否可行？            （填可行或不可行），理由是             

Answer 1

（1）NaCl+H₂ONaClO+H₂↑
（2）H₂和NaOH；  Cl₂与水反应：Cl₂+ H₂O= HClO+HCl，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出
（3）①＜；在B中右侧为燃料电池正极，氧气被还原产生OH^-，同时Na⁺通过离子膜移到该侧，所以NaOH溶液浓度增大
②燃料电池可以补充电解池消耗的电能（或燃料电池提高了产出碱液的浓度，降低能耗等其他合理答案均可）
（4）可行；将发电厂产生的废气（SO₂）与氯碱厂产生的Cl₂或NaOH反应，既减少了SO₂的排放，又可产生多种化学原料，同时就近联合还能减少电力输送中的损耗（其他合理答案均可）

（1）生成物是次氯酸钠和氢气，所以总反应式为NaCl+H₂ONaClO+H₂↑。
（2）惰性电极电极氯化钠溶液，阴极是氢离子放电，从而破坏阴极周围水的电离平衡，从而阴极溶液显碱性，即阴极生成物是氢气和氢氧化钠。阳极是氯离子放电生成氯气，由于Cl₂与水反应：Cl₂+ H₂O= HClO+HCl，增大HCl的浓度使平衡逆向移动，减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。
（2）①根据装置图可知，B中右侧通入空气，所以是正极，氧气被还原产生OH^-，同时Na⁺通过离子膜移到该侧，所以NaOH溶液浓度增大。
②这样设计可以通过燃料电池来补充电解池消耗的电能。
（4）由于发电厂产生的废气（SO₂）与氯碱厂产生的Cl₂或NaOH反应，既减少了SO₂的排放，又可产生多种化学原料，同时就近联合还能减少电力输送中的损耗，所以是可以的。