Question

氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图所示：

（1）该流程中可以循环的物质是           。
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由 于粗盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，写出一次精制中发生的离子方程式    ，若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果   。
（3）如图是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成）。则B处产生的气体是    ， E电极的名称是    。电解总反应的离子方程式为        。

（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为           。
（5）已知在电解槽中，每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8小时，制得32%的烧碱溶液（密度为1.342吨/m³）113m³，电解槽的电流强度1.45 ×10⁴A，该电解槽的电解效率为           。

Answer 1

（1）氯化钠  氢氧化钠   
（2）Ca²⁺+ CO₃^2－= CaCO₃↓ ；Mg²⁺ + 2OH^－= Mg（OH）₂↓  用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜。
（3）H₂　阳极 2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－（4）Na₂SO₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HCl
（5）ηOH^-=（W实 /W理）×100%=（113×32%×1.342×10⁶）/（1.492×1.45×10⁴×300×8）= 48.53/51.92  = 93.46%

解析试题分析：（1）由流程图可以看出：在该流程中可以循环的物质是氯化钠、氢氧化钠。（2）在一次精制中加入Na₂CO₃溶液发生反应：Ca²⁺+ CO₃^2－= CaCO₃↓；加入NaOH发生反应：Mg²⁺ + 2OH^－= Mg（OH）₂↓。若食盐水不经过二次精制，用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜。（3）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，Na+不断向F电极区移动，则E电极为阳极，发生的电极反应为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑ 。F电极为阴极。在阴极发生的反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑ 。则B处产生的气体是H₂. 电解总反应的离子方程式为2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－ 。（4）氯气与Na₂SO₃发生氧化还原反应的化学方程式为：Na₂SO₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HCl。（5）m（NaOH实际）= 1.342吨/m³×113m³×32%=48.527t=4.8527×10⁷g, m（NaOH理论）= 1.492×1.45×10⁴×300×8g=5.19216×10⁷g. 该电解槽的电解效率为m（NaOH实际）÷m（NaOH理论） ×100%=4.8527×10⁷g÷5.19216×10⁷g×100%=93.46%.
考点：考查在氯碱工业生产中的反应原理的化学方程式、离子方程式的书写、操作的原因及电解效率的计算的知识。