Question

阳离子交换膜法电解饱和食盐水具有综合能耗低、环境污染小等优点。生产流程如下图所示：

(1)电解饱和食盐水的化学方程式为______。

(2)电解结束后，能够脱去阳极液中游离氯的试剂或方法是_____(填字母序号)。

a．Na₂SO₄ b．Na₂SO₃

c．热空气吹出    d．降低阳极区液面上方的气压

(3)在酸性条件下加入NaClO溶液，可将食盐水中的I^-转化为I₂，再进一步除去。通过测定体系的吸光度，可以检测不同pH下I₂的生成量随时间的变化，如下图所示。已知：吸光度越高表明该体系中c(I₂)越大。

①结合化学用语解释10 min时不同pH体系吸光度不同的原因：______。

②pH=4.0时，体系的吸光度很快达到最大值，之后快速下降。吸光度快速下降的可能原因：____。

③研究表明食盐水中I^-含量≤0.2 mg•L^-1时对离子交换膜影响可忽略。现将1m³含I^- 浓度为1.47 mg•L^-1 的食盐水进行处理，为达到使用标准，理论上至少需要0.05 mol•L^-1 NaClO溶液_____L。(已知NaClO的反应产物为NaCl，溶液体积变化忽略不计)

Answer

2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH bcd 10 min时pH越低，c(H+)越大，反应速率加快(或ClO-氧化性增强)，c(I2)越高，吸光度越大 c(H+)较高，ClO-继续将I2 氧化为高价含碘微粒，c(I2)降低，吸光度下降 0.1

【解析】

(1)氯碱工业电解的总方程式为：2NaCl+2H2OC12↑+H2↑+2NaOH；

(2)电解结束后，能够脱去阳极液游离氯的试剂或方法的选择，考查氯气的化学性质，从氯气的强氧化性和温度、压强与气体溶解度的关系答题；

(3)①吸光度越高表明该体系中c(I2)越大，ClO-+2H++2I-=I2+Cl-+H2O，10min时，pH越低，c(H+)越大，反应速率加快，c(I2)越高，吸光度越大；

②pH=4时，体系的吸光度很快达到最大值，之后快速下降是因为：c(H+)较高，ClO-继续将I2氧化为高价态含碘微粒，使c(I2)降低，吸光度下降；

③依据化学方程式进行计算。

(1)图为氯碱工业基本原理图，阳极产物为氯气，阴极产物为烧碱和氢气，电解的总方程式为：2 NaCl+2H2OC12↑+H2↑+2NaOH；

(2)a．Na2SO4与氯气不反应，故a不能脱去阳极液游离氯；

b．Na2SO3与氯气反应，Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4↓+2HCl，故b能脱去阳极液游离氯；

c．温度升高气体溶解度减小，热空气吹出，故c能脱去阳极液游离氯；

d．降低阳极区液面上方的气压，气体溶解度减小，故d能脱去阳极液游离氯；

故答案为：bcd；

(3)①吸光度越高表明该体系中c(I2)越大，ClO−+2H++2I−=I2+Cl−+H2O，10min时，pH越低，c(H+)越大，反应速率加快(或ClO-氧化性增强)，c(I2)越高，吸光度越大；

②pH=4时，体系的吸光度很快达到最大值，之后快速下降是因为：c(H+)较高，ClO−继续将I2氧化为高价态含碘微粒，使c(I2)降低，吸光度下降；

③根据题意，为达到使用标准，现将1m3含c(I−)为1.47mg⋅L−1的食盐水进行处理，发生反应为ClO−+2H++2I−=I2+Cl−+H2O，将溶液中c(I−)调节最大为0.2 mg•L-1，设理论上至少需要0.05mol⋅L−1NaClO溶液的体积为VL，则参与反应的碘离子的物质的量=碘离子总物质的量-剩余碘离子的物质的量==mol，根据反应方程式列式计算：

则，解得V=0.1L。