Question

16．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．2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
（2）離子交換膜的作用為：防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氧化鈉反應(yīng)而使產(chǎn)品不純、防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氣反應(yīng)遇火反應(yīng)而引發(fā)安全事故．
（3）精制飽和食鹽水從圖中a位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中d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2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄═2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O
（5）室溫下，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH．（選填“大于”、“小于”或“等于”）
濃度均為0.1mol/L的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序?yàn)閏（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．
已知：H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7
HClOK_i1=2.95×10^-8
H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=5.6×10^-11．

Answer 1

分析 （1）電解精制飽和食鹽水生成氯氣、氫氣、燒堿；
（2）陽(yáng)離子交換膜只能陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子和氣體不能通過(guò)；
（3）電解飽和食鹽時(shí)陽(yáng)極陰離子Cl^-、OH^-放電，Cl^-的放電能力強(qiáng)于OH^-，陽(yáng)極發(fā)生的方程式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極：2H⁺+2e^-═H₂↑；H₂、NaOH在陰極，NaOH溶液的出口為d，Cl₂在陽(yáng)極，精制飽和食鹽水從陽(yáng)極進(jìn)入；
（4）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應(yīng)生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，結(jié)合質(zhì)量守恒可書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（5）H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2，K_i2=1.02×10^-7，HClOK_i1=2.95×10^-8 ，說(shuō)明ClO^-水解程度大于SO₃^2-；
H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7，H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=5.6×10^-11．說(shuō)明SO₃^2-水解程度小于CO₃^2-；

解答 解：（1）電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）陽(yáng)離子交換膜只能陽(yáng)離子通過(guò)，陰離子和氣體不能通過(guò)，用石墨作電極電解飽和氯化鈉時(shí)，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，氯氣不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而進(jìn)入陰極，如果氯氣進(jìn)入陰極易和氫氣混合產(chǎn)生爆炸，且易和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉而導(dǎo)致制取的氫氧化鈉不純；
故答案為：防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氧化鈉反應(yīng)而使產(chǎn)品不純；防止陽(yáng)極生成的氯氣與陰極生成的氫氣反應(yīng)遇火反應(yīng)而引發(fā)安全事故；
（3）電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向進(jìn)行氫氧根離子濃度增大，生成氫氧化鈉溶液，NaOH溶液的出口為d；
Cl₂在陽(yáng)極，依據(jù)裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽(yáng)極進(jìn)入，即進(jìn)口為a，
故答案為：a，d；
（4）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應(yīng)生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，反應(yīng)的方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄═2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄═2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O；
（5）H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2，K_i2=1.02×10^-7，HClOK_i1=2.95×10^-8 ，說(shuō)明ClO^-水解程度大于SO₃^2-，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH，依據(jù)電離平衡常數(shù)大小比較，H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7，H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=5.6×10^-11．說(shuō)明SO₃^2-水解程度小于CO₃^2-，濃度均為0.1mol/L的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序?yàn)閏（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-），
故答案為：＞，c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電解原理的分析，電極分析判斷方法，化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)，主要是弱電解質(zhì)電離程度大小和鹽類水解的原理應(yīng)用，離子濃度大小比較，題目難度中等．