Question

氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，離子膜電解法為目前普遍使用的生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)流程如圖所示：

（1）該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是??????????? 。

（2）電解法制堿的主要原料是飽和食鹽水，由 于粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42－等無機雜質(zhì)，所以在進入電解槽前需要進行兩次精制，寫出一次精制中發(fā)生的離子方程式???? ，若食鹽水不經(jīng)過二次精制就直接進入離子膜電解槽會產(chǎn)生什么后果??? 。

（3）如圖是工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖（陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，陰極由碳鋼網(wǎng)制成）。則B處產(chǎn)生的氣體是???? ， E電極的名稱是???? 。電解總反應(yīng)的離子方程式為???????? 。

（4）從陽極槽出來的淡鹽水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8％～9％的亞硫酸鈉溶液將其徹底除去，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為??????????? 。

（5）已知在電解槽中，每小時通過1安培的直流電可以產(chǎn)生1.492g的燒堿，某工廠用300個電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時，制得32%的燒堿溶液（密度為1.342噸/m3）113m3，電解槽的電流強度1.45 ×104A，該電解槽的電解效率為??????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）氯化鈉?? 氫氧化鈉???

（2）Ca2++ CO32－= CaCO3↓ ；Mg2+ + 2OH－= Mg（OH）2↓?? 用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg2+、Ca2+，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜。

（3）H2　陽極? 2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－（4）Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl

（5）ηOH-=（W實 /W理）×100%=（113×32%×1.342×106）/（1.492×1.45×104×300×8）= 48.53/51.92? = 93.46%

【解析】

試題分析：（1）由流程圖可以看出：在該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是氯化鈉、氫氧化鈉。（2）在一次精制中加入Na2CO3溶液發(fā)生反應(yīng)：Ca2++ CO32－= CaCO3↓；加入NaOH發(fā)生反應(yīng)：Mg2+ + 2OH－= Mg（OH）2↓。若食鹽水不經(jīng)過二次精制，用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg2+、Ca2+，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜。（3）根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，Na+不斷向F電極區(qū)移動，則E電極為陽極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：2Cl--2e-=Cl2↑ 。F電極為陰極。在陰極發(fā)生的反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑ 。則B處產(chǎn)生的氣體是H2. 電解總反應(yīng)的離子方程式為2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－ 。（4）氯氣與Na2SO3 發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl。（5）m（NaOH實際）= 1.342噸/m3×113m3×32%=48.527t=4.8527×107g, m（NaOH理論）= 1.492×1.45×104×300×8g=5.19216×107g. 該電解槽的電解效率為m（NaOH實際）÷m（NaOH理論） ×100%=4.8527×107g÷5.19216×107g×100%=93.46%.

考點：考查在氯堿工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)原理的化學(xué)方程式、離子方程式的書寫、操作的原因及電解效率的計算的知識。