Question

【題目】氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)。完成下列填空：

（1)寫(xiě)出電解飽和食鹽水的離子方程式 。

（2)離子交換膜的作用為 ： 、 。

（3)精制飽和食鹽水從圖中__________位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中 位置流出。（選填“a”、“b”、“c”或“d”）

（4)KClO3可以和草酸（H2C2O4)、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（5)室溫下，0.1mol/LNaClO溶液的pH 0.1 mol/LNa2SO3溶液的pH。（選填“大于”、“小于”或“等于”）

（6)濃度均為0．1mol/L的N2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32-、CO32-、HSO3-、HCO3-濃度從大到小的順序?yàn)?/span> 。

（7）聯(lián)氨（又稱肼，N2H4,無(wú)色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

①聯(lián)氨分子的電子式為 。

②實(shí)驗(yàn)室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。

Answer 1

【答案】（1）2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

（2）阻止OH-進(jìn)入陽(yáng)極室，與Cl2發(fā)生副反應(yīng)：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。

（3）a；d；

（4）2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O

（5）大于；（6）c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3–)>c(HSO3–)。

（7）①②2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O

【解析】

試題分析：（1）電解飽和食鹽水時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子H+在陰極得到電子變?yōu)?/span>H2逸出，使附近的水溶液顯堿性，溶液中的陰離子Cl-在陽(yáng)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。產(chǎn)生Cl2。反應(yīng)的離子方程式是2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。

（2）圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通，是陽(yáng)離子交換膜，可以允許陽(yáng)離子通過(guò)，不能使陰離子通過(guò)，這樣就可以阻止陰極溶液中的OH-進(jìn)入陽(yáng)極室，與氯氣發(fā)生反應(yīng)，阻止Cl-進(jìn)入陰極室，使在陰極區(qū)產(chǎn)生的NaOH純度更高。同時(shí)可以阻止陽(yáng)極產(chǎn)生的Cl2和陰極產(chǎn)生的H2混合發(fā)生爆炸。

（3）隨著電解的進(jìn)行，溶質(zhì)NaCl不斷消耗，所以應(yīng)該及時(shí)補(bǔ)充。精制飽和食鹽水從與陽(yáng)極連接的圖中a位置補(bǔ)充，由于陰極H+不斷放電，附近的溶液顯堿性，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出；水不斷消耗，所以從b口不斷加入蒸餾水，從c位置流出的是稀的NaCl溶液。

（4）KClO3有氧化性，H2C2O4有還原性，在酸性條件下KClO3可以和草酸（H2C2O4）生成高效的消毒殺菌劑ClO2，還生成CO2和KHSO4等物質(zhì)。則根據(jù)電子守恒及原子守恒，可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O；

（5）NaClO、Na2SO3都是強(qiáng)堿弱酸鹽，弱酸根離子發(fā)生水解反應(yīng)，消耗水電離產(chǎn)生的H+，破壞了水的電離平衡，當(dāng)最終達(dá)到平衡時(shí)，溶液中c(OH-)>c(H+)，所以溶液顯堿性。形成鹽的酸越弱，鹽水解程度就越大。消耗的離子濃度越大，當(dāng)溶液達(dá)到平衡時(shí)，剩余的離子濃度就越小。由于H2SO3的酸性強(qiáng)于HClO，因此溶液的pH: NaClO> Na2SO3。

（6）由于電離程度：H2SO3> H2CO3>HSO3->HCO3-，濃度均為0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，水解程度：CO32–>SO32–，所以離子濃度：SO32–>CO32–；水解產(chǎn)生的離子濃度：HCO3- > HSO3-。但是鹽水解程度總的來(lái)說(shuō)很小，主要以鹽電離產(chǎn)生的離子存在。所以在該溶液中SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3– 濃度從大到小的順序?yàn)?/span>c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3–)>c(HSO3–)。

（7）①根據(jù)氨氣的電子式可判斷肼的電子式為；②次氯酸鈉的還原產(chǎn)物是氯化鈉，同時(shí)還有水生成，反應(yīng)的方程式為2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O。