Question

(16分)氯堿工業是最基本的化學工業之一，它的產品除應用于化學工業本身外，還廣泛應用于輕工業、紡織工業、冶金工業、石油化學工業以及公用事業。

⑴以前采用無隔膜電解冷的食鹽水時，Cl₂會與NaOH接觸，產物中肯定有NaClO，從而影響產品的純度。能包含這一過程的總反應方程式為                                     

⑵現代氯堿工業多采用隔膜法進行電解，即用隔膜將電解槽分隔成陽極區和陰極區，則從陰極區排出的是                                         ，電解時用鹽酸控制陽極區的PH在2～3，用化學平衡移動原理解釋鹽酸的作用：                                

                                             

（3） 氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節（電）能30％以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

 ①分析比較圖中氫氧化鈉質量分數大�。篴%    (填“＞”、“＜”或“＝”) b%,  理由是

                     

②這樣設計的主要節（電））能之處在于               （至少寫一處）

⑷ 科研人員為減少火力發電廠對環境的污染，曾經考慮讓火力發電廠和氯堿廠進行就近聯合。請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：Cl₂+ H₂O= HClO+HCl，增大HCl的濃度使平衡逆向移動，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出

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

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

（4）可行；將發電廠產生的廢氣（SO₂）與氯堿廠產生的Cl₂或NaOH反應，既減少了SO₂的排放，又可產生多種化學原料，同時就近聯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。陽極是氯離子放電生成氯氣，由于Cl₂與水反應：Cl₂+ H₂O= HClO+HCl，增大HCl的濃度使平衡逆向移動，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂逸出。

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

②這樣設計可以通過燃料電池來補充電解池消耗的電能。

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