Question

請回答氯堿的如下問題：

（1）氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k（質(zhì)量比）生成的產(chǎn)品．理論上k=

 

（要求計算表達式和結(jié)果）；
（2）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)（電）能30%以上．在這種工藝設(shè)計中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過．
①圖中X、Y分別是

 

、

 

（填化學(xué)式），分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)a%與b%的大小

 

；
②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應(yīng)
正極：

 

；
負極：

 

．

Answer 1

考點：氯堿工業(yè)

專題：

分析：（1）根據(jù)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，即可得到k=

M(Cl2)

2M(NaOH)

=

71

80

，以此計算；
（2）①本題突破口在于B燃料電池這邊，通空氣一邊為正極（還原反應(yīng)），那么左邊必然通H₂，這樣Y即為H₂；再轉(zhuǎn)到左邊依據(jù)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式可知唯一未知的X必然為Cl₂；A中的NaOH進入燃料電池正極再出來，依據(jù)O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-可知NaOH濃度增大．
②根據(jù)燃料電池中負極上放電的是氫氣，正極上放電的是氧氣，結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性來書寫電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，則理論上k=

M(Cl2)

2M(NaOH)

=

71

80

，既K=1：1.13或0.89，
故答案為：k=

M(Cl2)

2M(NaOH)

=

71

80

，既K=1：1.13或0.89；
（2）①通空氣一邊為正極（還原反應(yīng)），那么左邊必然通H₂，這樣Y即為H₂，則電解池左邊應(yīng)為陽極，生成Cl₂，由于燃料電池正極發(fā)生O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，燃料電池中的離子膜只允許陽離子通過，而燃料電池中正極氧氣得到電子產(chǎn)生OH^-，所以反應(yīng)后氫氧化鈉的濃度升高，即a%小于b%，可知NaOH濃度增大，
故答案為：Cl₂；H₂；a%小于b%；
 ②燃料電池中正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，負極氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；

點評：本題前半部分基本就是氯堿工藝的再現(xiàn)，但后半部把原電池、電解的相關(guān)知識巧妙地融合在一起，使試題表現(xiàn)出了較好的創(chuàng)意，學(xué)習(xí)中要把氯堿工業(yè)的流程及教材電解飽和食鹽水實驗涉及到的各個知識點要理順、理細，如飽和食鹽水的精制、電解時的現(xiàn)象、電極產(chǎn)物檢驗、物質(zhì)計算、電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)的化學(xué)方程式書寫等知識要清晰才行，避免一帶而過、簡單處理．