Question

氯堿工業(yè)是以電解飽和食鹽制氯氣和燒堿而得名．請回答問題：
（1）原料粗鹽中常含有泥沙和Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等雜質(zhì)，必須精制后才能供電解使用．精制時，精鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl（鹽酸）、③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是

 

（填序號）
（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寫出A（電解池）中反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

，分析比較圖示氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)a%與b%的大小

 

；
②寫出燃料電池B中正極發(fā)生電極反應(yīng)：

 

；
③這樣設(shè)計的主要節(jié)（電）能之處在于（寫出2處）

 

．

Answer 1

考點：氯堿工業(yè)

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）抓住除鋇離子要放在除碳酸根離子前分析；
（2）①A（電解池）電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉；
②根據(jù)燃料電池的工作原理來回答；根據(jù)陽離子交換膜的作用和燃料電池的工作原理來回答；
③根據(jù)燃料電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能結(jié)合該方法來分析其優(yōu)點之處．

解答： 解：（1）應(yīng)先加入過量BaCl₂，除去SO₄^2-，然后加過量Na₂CO₃，可除去Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺等，過濾后加入鹽酸可除去Na₂CO₃，故答案為：③①②；
（2）①A（電解池）電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，其電解的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+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：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；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^-，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
③據(jù)裝置特點及反應(yīng)過程可知，這樣設(shè)計的優(yōu)點是燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產(chǎn)出堿液的濃度；降低能耗等，
故答案為：燃料電池可以補充電解池消耗的電能、提高產(chǎn)出堿液的濃度．

點評：本題考查了原電池和電解池原理的綜合應(yīng)用，涉及飽和食鹽水的精制、電解方程式、電極方程式等知識，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，題目難度中等．