Question

【題目】氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如下：

依據上圖，完成下列填空：

(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時，與電源正極相連的電極上所發生的電極反應式為_____________；與電源負極相連的電極附近，溶液pH______(選填：不變、升高或下降)。

(2)如果粗鹽中SO42-含量較高，必須加鋇劑除去，該鋇試劑可以是_________；

a．Ba(OH)2 b．Ba(NO3)2 c．BaCl2

(3)工業食鹽含Ca2+、Mg2+等雜質，精制過程發生反應的離子方程式為_______________、_______________；

(4)氯堿工業所用的隔膜電解裝置，廣泛應用于多種化工產品生產，如工業上用惰性電極電解Na2CO3溶液得到含NaHCO3，原理如下圖所示。

陰極產生的物質A的化學式為__________，a%_____b%(填“<、>、=”)，NaHCO3產生在_______室(填“陰極”或“陽極”)。

Answer 1

【答案】2Cl--2e-=Cl2 ↑ 升高 ac Mg2+＋2OH－＝Mg(OH)2↓ Ca2++CO32- =CaCO3↓ H2 < 陽極

【解析】

(1)電解食鹽水，與電源正極相連的電極為陽極，生成氯氣，與電源負極相連的電極為陰極，生成氫氣和NaOH；

(2)添加鋇試劑除去SO42-，注意不能引入新的雜質；

(3)精制過程就是將雜質離子轉化為沉淀除去的過程，Ca2+、Mg2+等雜質與碳酸鈉、NaOH反應轉化為沉淀；

(4)用惰性電極電解Na2CO3溶液得到含NaHCO3，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，剩余氫氧根生成氫氧化鈉；陽極反應為2H2O-4e-═O2↑+4H+，溶液中c(H+)增大，發生反應：CO32-+H+═HCO3-，據此分析解答。

(1)電解食鹽水，與電源正極相連的電極為陽極，陽極上生成氯氣，電極反應式為2Cl--2e-═Cl2↑，與電源負極相連的電極為陰極，陰極上生成氫氣和NaOH，生成了堿，所以陰極附近溶液的pH升高，故答案為：2Cl--2e-═Cl2↑；升高；

(2)添加鋇試劑除去SO42-，注意不能引入新的雜質，選Ba(NO3)2會引入雜質硝酸根離子，所以選ac，故答案為：ac；

(3)Ca2+、Mg2+等雜質與碳酸鈉、NaOH反應轉化為沉淀，精制過程發生反應的離子方程式為：Ca2++CO32-═CaCO3↓、Mg2++2OH-═Mg(OH)2↓，故答案為：Ca2++CO32-=CaCO3↓；Mg2++OH-=Mg (OH)2↓；

(4)陰極上氫離子得到電子生成氫氣，則陰極產生的物質A的化學式為H2，剩余氫氧根生成氫氧化鈉，使得排出的氫氧化鈉濃度增大，即a%＜b%，陽極反應為2H2O-4e-═O2↑+4H+，溶液中c(H+)增大，發生反應：CO32-+H+═HCO3-，部分Na+透過離子交換膜向陰極移動，最終獲得含NaHCO3的陽極液，故答案為：H2；＜；陽極。