Question

請(qǐng)回答氯堿工業(yè)中的如下問(wèn)題：
(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時(shí)按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k＝       (要求寫出計(jì)算表達(dá)式和結(jié)果)；
(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、SO等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用。精制時(shí)，粗鹽溶于水過(guò)濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl(鹽酸)、③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是       (填序號(hào))；
(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圖中X、Y分別是       、       (填化學(xué)式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%與b%的大小                                   ；
②分別寫出燃料電池B中正極、負(fù)極上發(fā)生的電極反應(yīng)，正極：       ；負(fù)極：       ；
③這樣設(shè)計(jì)的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)       、       。

Answer 1

(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燃料電池可以補(bǔ)充電解池消耗的電能 提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也可)

(1)據(jù)化學(xué)方程式2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑即可計(jì)算出k值．
(2)把Na₂CO₃放在BaCl₂之后，以除去過(guò)量的Ba^2＋；把鹽酸放在NO₂CO₃之后，以除去過(guò)量的CO₃^2-。
(3)判斷出二極是解答二池問(wèn)題的前提：燃料電池中通空氣(氧化劑)的一極應(yīng)為正極，所以：①Y(通入負(fù)極，還原劑)必為H₂，繼而H₂產(chǎn)生于電解池的陰極，可推出產(chǎn)生于電解池陽(yáng)極的X必為Cl₂；a% NaOH進(jìn)入燃料電池，出來(lái)后的濃度變化可用二種方法判斷：[方法一]從Na^＋的移動(dòng)方向來(lái)定：Na^＋向陰極(即正極)移動(dòng)，所以正極b% NaOH濃度增大，負(fù)極流出的NaOH變稀；[方法二]從水、OH^－的量變來(lái)定：負(fù)極H₂－2e^－＋2OH^－=2H₂O，水增多、OH^－減少，變稀；正極O₂＋4e^－＋2H₂O=4OH^－，水減少、OH^－增多，所以正極增濃，即a<b。