Question

15．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品．如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過．完成下列填空：
（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式2H₂O+2Cl^-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+2OH^-+H₂↑．
（2）精制飽和食鹽水從圖中a位置補充，氫氧化鈉溶液從圖中d位置流出．（選填“a”、“b”、“c”或“d”）
（3）室溫下，0.1mol/L次氯酸鈉溶液的pH大于0.1mol/L亞硫酸鈉溶液的pH．（選填“大于”、“小于”、“等于”）濃度均為0.1mol/L的亞硫酸鈉和碳酸鈉的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序為c（SO₃^2-）＞c（ CO₃^2- ）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．
已知：H₂SO₃  K₁=1.54×10^-2  K₂=1.02×10^-7     HClO  K₁=2.95×10^-8
     H₂CO₃  K₁=4.3×10^-7   K₂=5.6×10^-11．

Answer 1

分析 （1）電解精制飽和食鹽水生成氯氣、氫氣、燒堿；
（2）電解飽和食鹽時陽極陰離子Cl^-、OH^-放電，Cl^-的放電能力強于OH^-，陽極發(fā)生的方程式為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，陰極：2H⁺+2e^-═H₂↑；H₂、NaOH在陰極，NaOH溶液的出口為d，Cl₂在陽極，精制飽和食鹽水從陽極進入；
（3）H₂SO₃K₁=1.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，HClO  K₁=2.95×10^-8 ，說明ClO^-水解程度大于SO₃^2-；
H₂SO₃ K₁=1.54×10^-2 K₂=1.02×10^-7，H₂CO₃K₁=4.3×10^-7K₂=5.6×10^-11．說明SO₃^2-水解程度小于CO₃^2-．

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(yīng)的離子方程式為：2H₂O+2Cl^-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+2OH^-+H₂↑，
故答案為：2H₂O+2Cl^-$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+2OH^-+H₂↑；
（2）電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大，生成氫氧化鈉溶液，NaOH溶液的出口為d；Cl₂在陽極，依據(jù)裝置圖分析可知精制飽和食鹽水從陽極進入，即進口為a，
故答案為：a，d；
（3）H₂SO₃ K₁=1.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，HClOK₁=2.95×10^-8 ，說明ClO^-水解程度大于SO₃^2-，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH，依據(jù)電離平衡常數(shù)大小比較，H₂SO₃K₁=1.54×10^-2 K₂=1.02×10^-7，H₂CO₃K₁=4.3×10^-7K₂=5.6×10^-11．說明SO₃^2-水解程度小于CO₃^2-，濃度均為0.1mol/L的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序為c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-），
故答案為：大于；c（SO₃^2-）＞c（ CO₃^2- ）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．

點評 本題考查了氯堿工業(yè)有關(guān)知識，涉及電極分析判斷方法，化學(xué)方程式書寫，主要是弱電解質(zhì)電離程度大小和鹽類水解的原理應(yīng)用，離子濃度大小比較，題目難度中等．