Question

8．氯堿工業以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿，以及生產ClO₂和氯的含氧酸鹽（NaClO、NaClO₃）等系列化工產品．
（1）寫出氯堿工業中電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）①室溫下，0.1mol•L^-1NaClO溶液的pH大于 0.1mol•L^-1 Na₂SO₃溶液的pH．（填“大于”、“小于”或“等于”）已知：H₂SO₃的K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7；HClO的K_a=2.95×10^-8
②寫出一種可以證明NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于HSO₃^-水解程度的方法：用pH試紙（或pH計）測定NaHSO₃溶液的酸堿性，測得溶液的pH＜7
（3）常溫下，飽和氯水中，存在反應Cl₂+H₂O?HCl+HClO．下列有關敘述正確的是B（填字母）．
A．飽和氯水中只存在HClO的電離平衡
B．飽和氯水中：[H⁺]=[Cl^-]+[ClO^-]+[OH^-]
C．往飽和氯水中加水，HClO　的電離程度減小
D．用氯氣處理飲用水時，在夏季的殺菌效果比在冬季好
（4）氯氣含量檢測儀中，原電池工作原理示意圖如圖：則Cl₂在Pt電極放電的電極反應為Cl₂+2Ag⁺+2e^-=2AgCl．
（5）工業上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂廢液，通過控制條件，使Fe³⁺水解產物聚合，形成可溶的多聚體，
最終析出紅棕色膠狀沉淀Fe₂O₃•nH₂O．其中水解形成羥橋配離子的離子方程式為：
2Fe³⁺+10H₂O?[Fe（H₂O）₄ （OH）₂ Fe（H₂O）₄]⁴⁺+2H⁺．
欲使上述水解平衡正向移動，可采用的方法有A、B、D（填字母）．
A．加水稀釋　　  B．加熱　 　 C．加入鹽酸　　 D．加入NaHCO₃
（6）ClO₂和Cl₂均能將電鍍廢水中的CN^-氧化為無毒的物質，自身被還原為Cl^-．處理含CN^-相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的質量是ClO₂的2.63 倍．（保留三位有效數字）

Answer 1

分析 （1）電解精制飽和食鹽水生成氯氣、氫氣、燒堿；
（2）①酸的電離常數越大，酸的酸性越強，其陰離子結合氫離子能力越小，溶液的堿性越小；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，則NaHSO₃溶液呈酸性，故只要證明檢驗溶液呈酸性即可，可用pH試紙、酸堿指示劑完成；
（3）A．飽和氯水中存在HClO、水、氯氣和水的反應的電離平衡；
B．根據溶液中電荷守恒分析判斷；
C．往飽和氯水中加水，HClO的電離程度增大；
D．HClO不穩定，受熱易分解；
（4）Cl₂在Pt電極放電，生成AgCl；
（5）控制條件使平衡正向移動，水解為吸熱反應，所以加熱平衡逆向移動；加水稀釋，則水解平衡也正向移動；加入鹽酸溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，平衡正向移動；
（6）作為消毒劑，還原產物都為-1價氯離子，每摩爾Cl₂得到2mol電子，而每摩爾ClO₂得到5mol電子，以單位質量的氧化劑所得到的電子數比值計算．

解答 解：（1）電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿，反應的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）①H₂SO₃的K_a1=1.54×10^-2，K_a2=1.02×10^-7；HClO的K_a=2.95×10^-8，H₂SO₃的無論一級電離、二級電離都大于次氯酸的電離，所以NaClO溶液的水解程度大于亞硫酸鈉，即堿性強于亞硫酸鈉溶液，
故答案為：大于；
②NaHSO₃溶液中HSO₃^-的電離程度大于水解程度，溶液呈酸性，測定溶液的pH，可以確定溶液酸堿性，用pH試紙（或pH計）測定NaHSO₃溶液的酸堿性，測得溶液的pH＜7，
故答案為：用pH試紙（或pH計）測定NaHSO₃溶液的酸堿性，測得溶液的pH＜7；
（3）A．飽和氯水中存在平衡：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，HClO?H⁺+ClO^-、H₂O?H⁺+OH^-，故A錯誤；
B．溶液中陽離子所帶的正電荷總數等于陰離子所帶的負電荷總數，[H⁺]=[Cl^-]+[ClO^-]+[OH^-]，故B正確；
C．Cl₂+H₂O?HCl+HClO，HClO?H⁺+ClO^-、往飽和氯水中加水，HCl濃度減小，C（H⁺）減少，促進次氯酸的電離，所以HClO的電離程度變大，故C錯誤；
D．夏季相比冬季溫度高，HClO易分解，所以殺菌效果不如冬季，故D錯誤；
故選B；
（4）Cl₂在Pt電極放電，生成AgCl，電極反應為：Cl₂+2Ag⁺+2e^-=2AgCl，
故答案為：Cl₂+2Ag⁺+2e^-=2AgCl；
（5）控制條件使平衡正向移動，使平衡正向移動，因為水解為吸熱反應，所以加熱，平衡正向移動；加水稀釋，則水解平衡也正向移動；加入鹽酸溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，所以氫離子濃度降低，平衡正向移動，故A、B、D符合條件，
故答案為：A、B、D；
（6）設質量都是71g，氯氣得到的電子數為$\frac{71g}{71g/mol}$×2×1=2mol，
ClO₂得到的電子數為$\frac{71g}{67.5g/mol}$×1×5=$\frac{71}{13.5}$mol，
則處理含CN^-相同量的電鍍廢水，所需Cl₂的質量是ClO₂的比為：2.63：1=2.63，
故答案為：2.63．

點評 本題考查了氯堿工業有關知識，涉及電解、弱電解質的電離、鹽類的水解，氧化還原有關計算等，主要是弱電解質電離程度大小和鹽類水解的原理應用，題目難度中等．