Question

【选修2：化学与技术】（13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就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果       。

（3）上图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       。

（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安培的直流电可以产生1.492g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）113m³，电解槽的电流强度1.45 ×10⁴A，该电解槽的电解效率为           。

Answer

（13分）

（1）氯化钠 氢氧化钠 （或NaCl 、NaOH）（2分）

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

少量Mg2+、Ca2+在电解碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜。（1分）

（3）H2（1分）阳极 （1分）

（4）SO3 2-+ Cl2 + H2O = SO4 2-+ 2H++2Cl- （2分）

（5）87.6% （2分）

【解析】

试题分析： （1）根据工艺流程图分析氯化钠 氢氧化钠可以循环使用。（2）除去钙离子使用碳酸钠，生成碳酸钙沉淀，Ca2++ CO32－= CaCO3↓；除去镁离子用氢氧化钠，生成氢氧化镁沉淀，Mg2+ + 2OH－= Mg(OH)2↓ 。处理后的盐水中还含有少量的杂质离子Mg2+、Ca2+在电解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为正极，E为阳极，在阴极上产生H2。（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，SO3 2-+ Cl2 + H2O = SO4 2-+ 2H++2Cl- 。（5）烧碱溶液质量为1.342×103×113=1.516×105kg，氢氧化钠的质量=1.516×105×30%=4.54×104kg，则理论上需要电流量为4.54×107g/1.492g=3.049×107A。该电解槽的电解效率为3.049/3.48=87.6% 。

考点：氯碱工业，电解原理