Question

【化学—选修2：化学与技术】（15分）

工业上采用电解饱和食盐水的方法生产烧碱和氯气。

Ⅰ.电解饱和食盐水之前，需精制食盐水。为了除去粗盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：①过滤；②加过量NaOH溶液；③加适量盐酸；④加过量Na₂CO₃溶液；⑤加过量BaCl₂溶液。正确的操作顺序是          。

A.④②①⑤③       B.④①②⑤③          C.②⑤④①③      

D.②④⑤①③       E.⑤②④①③          F.⑤④②①③

Ⅱ.氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

⑴图中X、Y分别是_____、______（填化学式）

⑵分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应

正极：___________     __; 负极：___________        ____;

⑶为什么必须将空气中的二氧化碳除去才能通入燃料电池？                  。

⑷分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％、b％和c%的大小                     。

Answer

Ⅰ.CEF（3分）

Ⅱ.⑴Cl2（2分）、H2（2分）⑵O2+2H2O+4e-=4OH-（2分）；H2-2e-+2OH-=2H2O（2分）⑶使燃料电池导出的NaOH溶液中混有Na2CO3 （2分）⑷b%>a%>c%（2分）

【解析】Ⅰ.考查离子的除杂。泥沙不溶于水过滤即可。Ca2+、Mg2+、SO42-对应的试剂分别是碳酸钠、氢氧化钠和氯化钡。由于过量的氯化钡要通过碳酸钠来除去，所以正确的答案选CEF。

Ⅱ.（1）惰性电极电解氯化钠溶液的生成物是氯气、氢气和氢氧化钠。由于B是燃料电池，所以Y是氢气，X是氯气。

（2）原电池中负极失去电子，正极得到电子，所以氢气在负极通入，氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钠，所以正负极的电极反应式分别是O2+2H2O+4e-=4OH-、2H2-4e-+4OH-=4H2O.

（3）因为CO2能和氢氧化钠反应生成碳酸钠，使燃料电池导出的NaOH溶液中混有Na2CO3。

（4）由于离子交换膜的作用，最终得到的氢氧化钠浓度增大，即b%>a%>c%。