Question

请回答氯碱工业的如下问题：

（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k＝_______（要求计算表达式和结果）；

（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、SO₄^2－等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na₂CO₃、②HCl（盐酸）③BaCl₂，这3种试剂添加的合理顺序是______________（填序号）；

（3）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下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是_____、_______（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小_________；

②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：_____；

③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）____________、____________。

Answer

M(Cl2)/[2 M(NaOH)]=71/80=1:1.13或0.89 ③①② Cl2 H2 a%小于b% O2+4e-+2H2O＝4OH- H2－2e-+2OH-＝2H2O 燃料电池可以补充电解池消耗的电能，降低能耗 提高产出碱液的浓度

【解析】

（1）电解食盐水的化学方程式为2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，理论k=M（Cl2）/[2M（NaOH）]=71/80=1:1.13=0.89。

（2）由于加入的除杂试剂过量，过量的除杂试剂会成为新杂质，所以过量的除杂试剂也必须除去，则Na2CO3放在BaCl2之后，Na2CO3不仅用于除去Ca2+，而且除去过量的Ba2＋；加入BaCl2和Na2CO3后，过滤除去难溶物，然后加入盐酸除去过量的CO32-，3种试剂添加的合理顺序是③①②。

（3）①燃料电池中通空气(氧化剂)的一极应为正极，所以Y(通入负极，还原剂)必为H2；在A（电解池）中H2产生于电解池的阴极，则产生于电解池阳极的X必为Cl2；a% NaOH溶液进入燃料电池，燃料电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O=4OH－，水减少、OH－增多，Na+通过离子膜向正极移动，从燃料电池正极流出的NaOH溶液质量分数变大，即a%