Question

【題目】離子交換膜法為目前普遍使用的制堿技術(shù)，其生產(chǎn)流程如圖l所示：

（1）氯堿工業(yè)中需用精制的食鹽水，精制食鹽水的目的是_________________________________。由于粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、等無機(jī)雜質(zhì)，在進(jìn)入電解槽前需要進(jìn)行兩次精制，寫出一次精制中發(fā)生的離子方程式_______________________________。

（2）該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是__________。（寫物質(zhì)名稱）

（3）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___________________________。

（4）圖2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__________，C電極的名稱是__________。采用無隔膜電解食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

（5）已知在電解槽中，每小時通過I安培的直流電可以產(chǎn)生a克的燒堿。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b噸，電解槽的電流強(qiáng)度c安，該電解槽的電解效率為__________（用含a、b、c的代數(shù)式表示）。

Answer 1

【答案】（1）防止隔膜堵塞，提高產(chǎn)品的純度 Ca2++CaCO3↓、Mg2++2OHMg(OH)2↓

（2）氯化鈉、氫氧化鈉

（3）Na2SO3+Cl2+H2ONa2SO4+2HCl

（4）氫氣 陽極 NaCl+ H2ONaClO+H2↑

（5）

【解析】（1）氯堿工業(yè)即電解飽和食鹽水，制備氫氧化鈉、氯氣、氫氣的反應(yīng)，電解過程中要用到陽離子交換膜，防止雜質(zhì)離子產(chǎn)生的沉淀堵塞隔膜，同時也為了提高產(chǎn)品的純度，所以要用精制的食鹽水，粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、等無機(jī)雜質(zhì)，所以需要用氫氧化鈉除去鎂離子，用碳酸鈉除去鈣離子，反應(yīng)的離子方程式為：Ca2++CaCO3↓，Mg2++2OHMg(OH)2↓，答案為：防止隔膜堵塞，提高產(chǎn)品的純度， Ca2++CaCO3↓，Mg2++2OHMg(OH)2↓；

（2）從流程圖中可以看出可以循環(huán)用的物質(zhì)的有氯化鈉、氫氧化鈉，答案為：氯化鈉、氫氧化鈉；

（3）亞硫酸鈉和氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成硫酸鈉和氯化氫，反應(yīng)方程式為：Na2SO3+Cl2+H2ONa2SO4+2HCl，答案為：Na2SO3+Cl2+H2ONa2SO4+2HCl；

（4）電解池中陽離子移向陰極，鈉離子移向B極，所以B極是陰極，產(chǎn)生的氣體是氫氣，C電極是陽極。Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaCl+ H2ONaClO+H2↑，答案為：氫氣，陽極，NaCl+ H2ONaClO+H2↑；

（5）m（NaOH）=b×106 g×32%=3.2b×104 g，則理論上需要電流量為I=（3.2b×104 g）/a A，實(shí)際消耗電量為300×8c=2400c A，該電解池的電解效率為：[（3.2b×104 g）/a]/2400c=，答案為：