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(wú)機(jī)雜質(zhì),所以在進(jìn)入電解槽前需要進(jìn)行兩次精制,寫(xiě)出一次精制中發(fā)生的離子方程式 ,若食鹽水不經(jīng)過(guò)二次精制就直接進(jìn)入離子膜電解槽會(huì)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(yáng)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(yáng)極槽出來(lái)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(shí)通過(guò)1安培的直流電可以產(chǎn)生1.492g的燒堿,某工廠用300個(gè)電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時(shí),制得32%的燒堿溶液(密度為1.342噸/m3)113m3,電解槽的電流強(qiáng)度1.45 ×104A,該電解槽的電解效率為 。
(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(huì)生成沉淀,損害離子交換膜。
(3)H2 陽(yáng)極 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-(4)Na2SO3 + Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl
(5)ηOH-=(W實(shí) /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(guò)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(huì)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(dòng),則E電極為陽(yáng)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(shí)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(shí)際)÷m(NaOH理論) ×100%=4.8527×107g÷5.19216×107g×100%=93.46%.
考點(diǎn):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(shū)寫(xiě)、操作的原因及電解效率的計(jì)算的知識(shí)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
某原電池裝置中盛有濃KOH溶液,若分別向__________(填“正”或“負(fù)”,下同)極通入可燃性氣體,向__________極通入O2,則電路中就有電流通過(guò),電流方向由__________極流向__________極,溶液中OH-向__________極移動(dòng)。試完成下列問(wèn)題:
| 可燃性氣體 | 正極反應(yīng) | 負(fù)極反應(yīng) | 電池總反應(yīng) | pH變化 |
(1) | H2 | | | | |
(2) | CO | | | | |
(3) | CH4 | | | |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
電極a、b分別為Ag電極和Pt電極,電極c、 d都 是 石墨電極。通電一段時(shí)間后,在c、d兩極上共收集到336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))氣體;卮穑
(1)直流電源中,M為_(kāi)_____________極。
(2)Pt電極上生成的物質(zhì)是____________,其質(zhì)量為_(kāi)___________g 。
(3)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。
(4)電解過(guò)程中,AgNO3溶液的濃度______________(填“增大”、“減小”或“不變”,
下同),AgNO3溶液的pH__________,H2SO4溶液的濃度_________ ,H2SO4溶液的pH________ 。
(5)若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?.02%,則原有5.00%的H2SO4溶液為_(kāi)_____g。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
化學(xué)在能源開(kāi)發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。氫氣是一種新型的綠色能源,又是一種重要的化工原料。
Ⅰ.氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高,具有廣闊的發(fā)展前景,F(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)(圖中所用電極均為惰性電極):
(1)對(duì)于氫氧燃料電池,下列表達(dá)不正確的是 。
A.a(chǎn)電極是負(fù)極,OH-移向負(fù)極 |
B.b電極的電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-=4OH- |
C.電池總反應(yīng)式為:2H2+O22H2O |
D.電解質(zhì)溶液的pH保持不變 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
甲醇可作為燃料電池的原料。以CH4和H2O為原料,通過(guò)下列反應(yīng)來(lái)制備甲醇。
Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=206.0 kJ·mol-1
Ⅱ:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-129.0 kJ·mol-1
(1)CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CH3OH(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________。
(2)將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容積為100 L的反應(yīng)室,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,測(cè)得在一定的壓強(qiáng)下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如右圖。
①假設(shè)100 ℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5 min,則用H2表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_______。
②100 ℃時(shí)反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為_(kāi)_______。
(3)在壓強(qiáng)為0.1 MPa、溫度為300 ℃條件下,將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅱ生成甲醇,平衡后將容器的容積壓縮到原來(lái)的,其他條件不變,對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是________(填字母序號(hào))。
A.c(H2)減少 |
B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢 |
C.CH3OH 的物質(zhì)的量增加 |
D.重新平衡c(H2)/c(CH3OH)減小 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2 ,電解
質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進(jìn)行飽和氯化鈉溶液的電解實(shí)驗(yàn),如圖所示。
回答下列問(wèn)題:
(1)甲烷燃料電池正極的電極反應(yīng)式為 、負(fù)極的電極反應(yīng)式為 。
(2)閉合K開(kāi)關(guān)后,a、b電極上均有氣體產(chǎn)生.其中b電極上得到的是 ,電解氯化鈉溶液的化學(xué)方程式為 ;若電解一段時(shí)間后,石墨棒上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的Cl2 224 mL,電解后的溶液總體積為200 mL,則溶液的pH = 。
(3)若每個(gè)電池甲烷通入量為 1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反應(yīng)完全,則理論上通過(guò)電解池的電量為 (法拉第常數(shù)F = 9.65×l04C· mol-1,列式計(jì)算),最多能產(chǎn)生的氯氣體積為 L (標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素,原理如圖。
(1)電源的負(fù)極為_(kāi)_______(填“A”或“B”)。
(2)陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為_(kāi)__________________________________、
___________________________________________________________。
(3)電解結(jié)束后,陰極室溶液的pH與電解前相比將________;若兩極共收集到氣體13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則除去的尿素為_(kāi)_______g(忽略氣體的溶解)。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
海洋資源的開(kāi)發(fā)與利用具有廣闊的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之間。某地海水中主要離子的含量如下表:
成分 | Na+ | K+ | Ca2+ | Mg2+ | Cl- | S | HC |
含量/(mg·L-1) | 9 360 | 83 | 200 | 1 100 | 16 000 | 1 200 | 118 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:填空題
鈉及其化合物具有廣泛的用途。
(1)工業(yè)上可利用反應(yīng)Na(1)+ KCl(1) K(g)+ NaCl(1)來(lái)治煉金屬鉀,此反應(yīng)利用了鈉的還原性及___ _____,
寫(xiě)出鈉與TiCl4反應(yīng)冶煉Ti的化學(xué)方程式______________ _______。
(2)用Na2CO3熔融鹽作電解質(zhì),CO、O2為原料組成的新型電池的研究取得了重大突破。該電池示意圖如圖:
負(fù)極電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________,為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行,電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定,電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)。A物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)_____________。
(3)Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是
LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為: 4Li + 2SOCl2 =4LiCl + S + SO2。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
①電池的負(fù)極材料為 ,發(fā)生的電極反應(yīng)為 ;
②電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ;
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