Question

(16分)氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。

⑴以前采用無(wú)隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，Cl₂會(huì)與NaOH接觸，產(chǎn)物中肯定有NaClO，從而影響產(chǎn)品的純度。能包含這一過(guò)程的總反應(yīng)方程式為                                     

⑵現(xiàn)代氯堿工業(yè)多采用隔膜法進(jìn)行電解，即用隔膜將電解槽分隔成陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)，則從陰極區(qū)排出的是                                         ，電解時(shí)用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)的PH在2～3，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用：                                

                                             

（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(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過(guò)。

 ①分析比較圖中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小：a%    (填“＞”、“＜”或“＝”) b%,  理由是

                     

②這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)（電））能之處在于               （至少寫一處）

⑷ 科研人員為減少火力發(fā)電廠對(duì)環(huán)境的污染，曾經(jīng)考慮讓火力發(fā)電廠和氯堿廠進(jìn)行就近聯(lián)合。請(qǐng)你判斷該方案是否可行？             （填可行或不可行），理由是             

 

Answer 1

【答案】

（1）NaCl+H₂ONaClO+H₂↑

（2）H₂和NaOH；  Cl₂與水反應(yīng)：Cl₂+ H₂O= HClO+HCl，增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng)，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出

（3）①＜；在B中右側(cè)為燃料電池正極，氧氣被還原產(chǎn)生OH^-，同時(shí)Na⁺通過(guò)離子膜移到該側(cè)，所以NaOH溶液濃度增大

②燃料電池可以補(bǔ)充電解池消耗的電能（或燃料電池提高了產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗等其他合理答案均可）

（4）可行；將發(fā)電廠產(chǎn)生的廢氣（SO₂）與氯堿廠產(chǎn)生的Cl₂或NaOH反應(yīng)，既減少了SO₂的排放，又可產(chǎn)生多種化學(xué)原料，同時(shí)就近聯(lián)合還能減少電力輸送中的損耗（其他合理答案均可）

【解析】（1）生成物是次氯酸鈉和氫氣，所以總反應(yīng)式為NaCl+H₂ONaClO+H₂↑。

（2）惰性電極電極氯化鈉溶液，陰極是氫離子放電，從而破壞陰極周圍水的電離平衡，從而陰極溶液顯堿性，即陰極生成物是氫氣和氫氧化鈉。陽(yáng)極是氯離子放電生成氯氣，由于Cl₂與水反應(yīng)：Cl₂+ H₂O= HClO+HCl，增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng)，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。

（2）①根據(jù)裝置圖可知，B中右側(cè)通入空氣，所以是正極，氧氣被還原產(chǎn)生OH^-，同時(shí)Na⁺通過(guò)離子膜移到該側(cè)，所以NaOH溶液濃度增大。

②這樣設(shè)計(jì)可以通過(guò)燃料電池來(lái)補(bǔ)充電解池消耗的電能。

（4）由于發(fā)電廠產(chǎn)生的廢氣（SO₂）與氯堿廠產(chǎn)生的Cl₂或NaOH反應(yīng)，既減少了SO₂的排放，又可產(chǎn)生多種化學(xué)原料，同時(shí)就近聯(lián)合還能減少電力輸送中的損耗，所以是可以的。