Question

3．現(xiàn)在工業(yè)上主要采用離子交換膜法（圖1）電解飽和食鹽水制取NaOH、H₂和Cl₂．陽離子交換膜有一種特殊的性質(zhì)，即它只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過．

請回答下列問題：
（1）電解之前，食鹽水需要精制，目的是除去粗鹽中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)離子，使用的試劑有：
a．Na₂CO₃溶液，b．Ba（OH）₂溶液，c．稀鹽酸．
其合理的加入順序為（填試劑序號）bac．
（2）在電解過程中，對水的電離是促進的（填“促進”或“抑制”或“沒有影響”）；與電源正極相連的電極上所發(fā)生的電極反應式為2Cl^--2e^-→Cl₂↑．
（3）如果在容積為10L的離子交換膜電解槽中，1min后在陰極可產(chǎn)生11.2L（標準狀況）H₂，這時溶液的pH值是升高（填“升高”、“降低”或“不變”），溶液中c（OH^-）為（設體積保持不變）0.1mol/L．
（4）若沒有陽離子交換膜的存在，改用圖2電解發(fā)生器（b為電源正極，用石墨作電極），可制備家用環(huán)保型消毒液（NaClO溶液）．則此實驗時電解飽和食鹽水的總化學方程式是NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．
（5）室溫條件下，該消毒液（NaClO）溶液的pH＞7，原因是ClO^-+H₂O?HClO+OH^-（用離子方程式表示）．

Answer 1

分析 （1）鹽酸要放在最后，來除去過量的氫氧化鈉和碳酸鈉，要先加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子；
（2）電解NaCl溶液時，水電離出來的氫離子在陰極反應，陽極上氯離子放電生成氯氣；
（3）陰極電極反應式為 2H⁺+2e^-→H₂↑，生成11.2L氫氣消耗1mol氫離子，溶液中生成1mol氫氧根離子，據(jù)此分析；
（4）若采用無隔膜電解食鹽水，Cl₂和NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H₂，則陽極上氯離子放電生成次氯酸鈉、陰極上氫離子放電，據(jù)此分析解答；
（5）NaClO是弱酸強堿鹽，其水解導致溶液顯堿性．

解答 解：（1）要先除硫酸根離子，然后再除鈣離子，Na₂CO₃可以除去過量的鋇離子，否則過量的鋇離子不能完全除盡，至于加NaOH除去鎂離子順序不受限制，可放在加入BaCl₂之前或之后，因為過量的NaOH加HCl就可以調(diào)節(jié)了，只要將三種離子完全除去，過濾即可，最后加HCl除去過量的氫氧根離子碳酸根離子，故答案為：bac；（2）電解NaCl溶液時，水電離出來的氫離子在陰極反應，促進了水的電離，陽極上氯離子放電生成氯氣，電極反應式為 2Cl^--2e^-→Cl₂↑，
故答案為：促進； 2Cl^--2e^-→Cl₂↑；
（3）陰極電極反應式為 2H⁺+2e^-→H₂↑，生成11.2L氫氣即0.5mol氫氣，消耗1mol氫離子，溶液中生成1mol氫氧根離子，所以pH升高，c（OH^-）=$\frac{1mol}{10L}$=0.1mol/L，
故答案為：升高；0.1mol/L；
（4）若采用無隔膜電解食鹽水，Cl₂和NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H₂，則陽極上氯離子放電生成次氯酸鈉、陰極上氫離子放電，電池反應式為NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，故答案為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NaClO+H₂↑；
（5）NaClO是弱酸強堿鹽，其水解導致溶液顯堿性，水解方程式為ClO^-+H₂O?HClO+OH^-，故答案為：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-．

點評 本題考查原電池和電解池原理、電極反應式的書寫、鹽類水解，明確電極上得失電子及反應物質(zhì)是解本題關鍵，電極反應式的書寫是學習難點，要注意結合電解質(zhì)溶液的酸堿性書寫，難度中等．