Question

8．氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，以及生产ClO₂和氯的含氧酸盐（NaClO、NaClO₃）等系列化工产品．
（1）写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）①室温下，0.1mol•L^-1NaClO溶液的pH大于 0.1mol•L^-1 Na₂SO₃溶液的pH．（填“大于”、“小于”或“等于”）已知：H₂SO₃的K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7；HClO的K_a=2.95×10^-8
②写出一种可以证明NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离程度大于HSO₃^-水解程度的方法：用pH试纸（或pH计）测定NaHSO₃溶液的酸碱性，测得溶液的pH＜7
（3）常温下，饱和氯水中，存在反应Cl₂+H₂O?HCl+HClO．下列有关叙述正确的是B（填字母）．
A．饱和氯水中只存在HClO的电离平衡
B．饱和氯水中：[H⁺]=[Cl^-]+[ClO^-]+[OH^-]
C．往饱和氯水中加水，HClO　的电离程度减小
D．用氯气处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好
（4）氯气含量检测仪中，原电池工作原理示意图如图：则Cl₂在Pt电极放电的电极反应为Cl₂+2Ag⁺+2e^-=2AgCl．
（5）工业上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂废液，通过控制条件，使Fe³⁺水解产物聚合，形成可溶的多聚体，
最终析出红棕色胶状沉淀Fe₂O₃•nH₂O．其中水解形成羟桥配离子的离子方程式为：
2Fe³⁺+10H₂O?[Fe（H₂O）₄ （OH）₂ Fe（H₂O）₄]⁴⁺+2H⁺．
欲使上述水解平衡正向移动，可采用的方法有A、B、D（填字母）．
A．加水稀释　　  B．加热　 　 C．加入盐酸　　 D．加入NaHCO₃
（6）ClO₂和Cl₂均能将电镀废水中的CN^-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl^-．处理含CN^-相同量的电镀废水，所需Cl₂的质量是ClO₂的2.63 倍．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱；
（2）①酸的电离常数越大，酸的酸性越强，其阴离子结合氢离子能力越小，溶液的碱性越小；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离程度大于水解程度，则NaHSO₃溶液呈酸性，故只要证明检验溶液呈酸性即可，可用pH试纸、酸碱指示剂完成；
（3）A．饱和氯水中存在HClO、水、氯气和水的反应的电离平衡；
B．根据溶液中电荷守恒分析判断；
C．往饱和氯水中加水，HClO的电离程度增大；
D．HClO不稳定，受热易分解；
（4）Cl₂在Pt电极放电，生成AgCl；
（5）控制条件使平衡正向移动，水解为吸热反应，所以加热平衡逆向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入盐酸溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，平衡正向移动；
（6）作为消毒剂，还原产物都为-1价氯离子，每摩尔Cl₂得到2mol电子，而每摩尔ClO₂得到5mol电子，以单位质量的氧化剂所得到的电子数比值计算．

解答 解：（1）电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）①H₂SO₃的K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7；HClO的K_a=2.95×10^-8，H₂SO₃的无论一级电离、二级电离都大于次氯酸的电离，所以NaClO溶液的水解程度大于亚硫酸钠，即碱性强于亚硫酸钠溶液，
故答案为：大于；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，测定溶液的pH，可以确定溶液酸碱性，用pH试纸（或pH计）测定NaHSO₃溶液的酸碱性，测得溶液的pH＜7，
故答案为：用pH试纸（或pH计）测定NaHSO₃溶液的酸碱性，测得溶液的pH＜7；
（3）A．饱和氯水中存在平衡：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，HClO?H⁺+ClO^-、H₂O?H⁺+OH^-，故A错误；
B．溶液中阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，[H⁺]=[Cl^-]+[ClO^-]+[OH^-]，故B正确；
C．Cl₂+H₂O?HCl+HClO，HClO?H⁺+ClO^-、往饱和氯水中加水，HCl浓度减小，C（H⁺）减少，促进次氯酸的电离，所以HClO的电离程度变大，故C错误；
D．夏季相比冬季温度高，HClO易分解，所以杀菌效果不如冬季，故D错误；
故选B；
（4）Cl₂在Pt电极放电，生成AgCl，电极反应为：Cl₂+2Ag⁺+2e^-=2AgCl，
故答案为：Cl₂+2Ag⁺+2e^-=2AgCl；
（5）控制条件使平衡正向移动，使平衡正向移动，因为水解为吸热反应，所以加热，平衡正向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入盐酸溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，所以氢离子浓度降低，平衡正向移动，故A、B、D符合条件，
故答案为：A、B、D；
（6）设质量都是71g，氯气得到的电子数为$\frac{71g}{71g/mol}$×2×1=2mol，
ClO₂得到的电子数为$\frac{71g}{67.5g/mol}$×1×5=$\frac{71}{13.5}$mol，
则处理含CN^-相同量的电镀废水，所需Cl₂的质量是ClO₂的比为：2.63：1=2.63，
故答案为：2.63．

点评 本题考查了氯碱工业有关知识，涉及电解、弱电解质的电离、盐类的水解，氧化还原有关计算等，主要是弱电解质电离程度大小和盐类水解的原理应用，题目难度中等．