Question

氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，離子膜電解法為目前普遍使用的生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)流程如圖所示：

（1）該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是           。
（2）電解法制堿的主要原料是飽和食鹽水，由 于粗鹽水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等無(wú)機(jī)雜質(zhì)，所以在進(jìn)入電解槽前需要進(jìn)行兩次精制，寫(xiě)出一次精制中發(fā)生的離子方程式    ，若食鹽水不經(jīng)過(guò)二次精制就直接進(jìn)入離子膜電解槽會(huì)產(chǎn)生什么后果   。
（3）如圖是工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖（陽(yáng)極用金屬鈦網(wǎng)制成，陰極由碳鋼網(wǎng)制成）。則B處產(chǎn)生的氣體是    ， E電極的名稱是    。電解總反應(yīng)的離子方程式為        。

（4）從陽(yáng)極槽出來(lái)的淡鹽水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亞硫酸鈉溶液將其徹底除去，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為           。
（5）已知在電解槽中，每小時(shí)通過(guò)1安培的直流電可以產(chǎn)生1.492g的燒堿，某工廠用300個(gè)電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時(shí)，制得32%的燒堿溶液（密度為1.342噸/m³）113m³，電解槽的電流強(qiáng)度1.45 ×10⁴A，該電解槽的電解效率為           。

Answer 1

（1）氯化鈉  氫氧化鈉   
（2）Ca²⁺+ CO₃^2－= CaCO₃↓ ；Mg²⁺ + 2OH^－= Mg（OH）₂↓  用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會(huì)生成沉淀，損害離子交換膜。
（3）H₂　陽(yáng)極 2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－（4）Na₂SO₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HCl
（5）ηOH^-=（W實(shí) /W理）×100%=（113×32%×1.342×10⁶）/（1.492×1.45×10⁴×300×8）= 48.53/51.92  = 93.46%

解析試題分析：（1）由流程圖可以看出：在該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是氯化鈉、氫氧化鈉。（2）在一次精制中加入Na₂CO₃溶液發(fā)生反應(yīng)：Ca²⁺+ CO₃^2－= CaCO₃↓；加入NaOH發(fā)生反應(yīng)：Mg²⁺ + 2OH^－= Mg（OH）₂↓。若食鹽水不經(jīng)過(guò)二次精制，用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg²⁺、Ca²⁺，堿性條件下會(huì)生成沉淀，損害離子交換膜。（3）根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，Na+不斷向F電極區(qū)移動(dòng)，則E電極為陽(yáng)極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑ 。F電極為陰極。在陰極發(fā)生的反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑ 。則B處產(chǎn)生的氣體是H₂. 電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－ 。（4）氯氣與Na₂SO₃發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂SO₃ + Cl₂ + H₂O = Na₂SO₄ + 2HCl。（5）m（NaOH實(shí)際）= 1.342噸/m³×113m³×32%=48.527t=4.8527×10⁷g, m（NaOH理論）= 1.492×1.45×10⁴×300×8g=5.19216×10⁷g. 該電解槽的電解效率為m（NaOH實(shí)際）÷m（NaOH理論） ×100%=4.8527×10⁷g÷5.19216×10⁷g×100%=93.46%.
考點(diǎn)：考查在氯堿工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)原理的化學(xué)方程式、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、操作的原因及電解效率的計(jì)算的知識(shí)。