Question

【化学—选修2：化学与技术】（15 分）氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如下图1 所示：

（1）该流程中可以循环的物质是        。

（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2－等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制， 写出一次精制中发生的离子方程式      、     ，若食盐水不经过二次精制，仍会有少量的Ca²⁺、Mg²⁺直接进入离子膜电解槽，这样产生什么后果是      。

（3）图2 是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图(阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成)。则B 处产生的气体是      ，E电极的名称是     极。电解总反应的化学方程式为     。

（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的离子方程式为     。

（5）已知在电解槽中，每小时通过1 安培的直流电理论上可以产生1.492 g 的烧碱，某工厂用300 个电解槽串联生产8 小时，制得30%的烧碱溶液（密度为1.342 吨/m³）113 m³，电解槽的电流强度1.45×10⁴ A，该电解槽的电解效率为______ 。

Answer

（15分）

（1）氯化钠、氢氧化钠（或NaCl、NaOH）

（2）Ca2++ CO32－===CaCO3↓；Mg2+ + 2OH－===Mg(OH)2↓

少量Mg2+、Ca2+在电解碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜。

（3）H2；阳；2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH

（4）SO32－ + Cl2 + H2O === SO42－ + 2H++2Cl-

（5）87.6%

【解析】

试题分析：（1）根据工艺流程图结中用到的原料以及产物，可以知道氯化钠、氢氧化钠是可以循环使用的，故填：氯化钠、氢氧化钠；

（2）除去钙离子使用碳酸钠试剂，Ca2++CO32-=CaCO3↓除去镁离子使用氢氧化钠试剂，Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，处理后的盐水中还含有少量杂质离子Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，对装置中的交换膜产生影响，故填：Ca2++CO32-=CaCO3↓、Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓；少量Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜；

（3）电解池中，阳离子钠离子移向阴极，所以B是电源的负极，A是正极，E是阳极，在阴极上产生的是氢气，电解饱和食盐水的原理方程式为：2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH，故答案为：H2；阳极；2NaCl＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2NaOH；

（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，即SO32－ + Cl2 + H2O === SO42－ + 2H++2Cl-，故答案为：SO32－ + Cl2 + H2O ==SO42－ + 2H++2Cl-；

（5）烧碱溶液质量为1.342×103kg/m3×113m3=1.516×105kg，m（NaOH）=1.516×105kg×30%=4.548×104kg，则理论上需要电流量为=3.048×107A，则实际上耗电量为1.45×104A×8×300=3.48×107A，

该电解槽的电解效率为×100%=87.6%，故填：87.6%

考点：考查了氯碱工业的相关知识。