Question

【題目】工業(yè)上電解制堿的技術(shù)是用離子交換膜法，主要原料是飽和食鹽水．請回答下列問題：

（1）陽離子交換膜把電解槽隔成了陰極室和陽極室，電解食鹽水時，它只允許__ （填離子符號）通過．

（2）為了去除粗鹽中混有的Ca2+、Mg2+、SO42﹣，下列選項中所加試劑（均為溶液）及加入順序均合理的是__ （填選項字母）

A．先加足量的BaCl2，再加足量的Na2CO3，最后加入適量稀鹽酸

B．先加入足量的NaOH，再加入足量的BaCl2，然后加入足量Na2CO3，最后加入適量稀鹽酸

C．先加足量的Na2CO3，再加足量的BaCl2，然后加足量的NaOH，最后加入適量稀鹽酸

D．先加足量的Ba（NO3）2，再加足量NaOH，然后再加足量的Na2CO3，最后加入適量稀鹽酸

（3）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)電能30%以上．在這種工藝設(shè)計中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子交換膜都只允許陽離子通過．

①圖中X是__ （填化學(xué)式），分析比較圖示中a、b、c從大到小的順序為__．

②寫出燃料電池中負極上發(fā)生的電極反應(yīng)式__．

③這樣設(shè)計的主要節(jié)電能之處在于（任寫出一條）__．

Answer 1

【答案】 H+和Na+ B 氯氣 c＞a＞b 2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O 燃料電池可以補充電解池消耗的電能、提高產(chǎn)出堿液的濃度

【解析】（1）陽離子交換膜只允許陽離子通過，而陰離子不能通過，電解食鹽水時，溶液中陽離子有兩種：H+和Na+。

故答案為：H+和Na+；

（2）除去粗鹽中的Ca2+、Mg2+、SO42﹣及泥沙，用Na2CO3將Ca2+沉淀，用NaOH將Mg2+沉淀，用BaCl2將SO42﹣沉淀。為保證離子除盡，所加試劑都是過量的，鹽酸放在最后，除去過量的NaOH和Na2CO3，還要Na2CO3除去過量的BaCl2，所以，一定要將Na2CO3放在BaCl2之后加。

故答案為：B；

（3）①甲、乙為電解飽和食鹽水的陰陽極，由圖上可知，甲電極處產(chǎn)物為X，乙電極處的產(chǎn)物為NaOH和Y，所以乙電極處應(yīng)為H2O的H+放電，生成H2和OH-，則X的電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑；氣體Y（H2）與空氣形成燃料電池，空氣中的O2在丁極（正極）放電，得電子產(chǎn)生OH﹣，所以反應(yīng)后NaOH的濃度升高，即a%小于c%；負極H2失電子生成H+消耗OH﹣，所以c%＞a%，得到c%＞a%＞b%。

故答案為：Cl2；c＞a＞b。

②燃料電池中負極H2失電子，電極反應(yīng)式為2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O；

故答案為：2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O；

③將氯堿工業(yè)的產(chǎn)物H2與空氣設(shè)計成燃料電池，所產(chǎn)生的電能可以應(yīng)用于氯堿工業(yè)，補充電解池消耗的電能；由a、b、c的大小可知，氯堿工業(yè)的產(chǎn)物NaOH濃度得到提高。

故答案為：燃料電池可以補充電解池消耗的電能、提高產(chǎn)出堿液的濃度．