题目

题型：不详难度：来源：

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Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、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)       、       。

答案

(1)k＝M_r(Cl₂)/2M_r(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Ba^2＋；把盐酸放在NO₂CO₃之后，以除去过量的CO₃^2-。
(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。