Question

7．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2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（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）KClO₃可以和草酸（H₂C₂O₄）、硫酸反應生成高效的消毒殺菌劑ClO₂，還生成CO₂和KHSO₄等物質．寫出該反應的化學方程式2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂+2CO₂+2KHSO₄+2H₂O．
（4）已知室溫下幾種弱酸的平衡常數：

	K1	K2
H2SO3	1.54x 10-2	1.02x 10-7
HClO	2.95x 10-8
H2CO3	4.3x 10-7	5.6x 10-11

則0.1mol/L NaClO溶液的pH＞0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH．（選填“大于”、“小于”或“等于”）．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^-）．

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）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，發(fā)生氧化還原反應，結合質量守恒可書寫化學方程式；
（4）H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2，K_i2=1.02×10^-7，HClOK_i1=2.95×10^-8 ，說明ClO^-水解程度大于SO₃^2-；
H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7，H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=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，反應的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（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）KClO₃和草酸（H₂C₂O₄）在酸性條件下反應生成ClO₂、CO₂和KHSO₄，反應的方程式為：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄═2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，
故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄═2ClO₂+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O；
（4）H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2，K_i2=1.02×10^-7，HClOK_i1=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，依據電離平衡常數大小比較，H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7，H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=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：＞；c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．

點評 本題考查了電解原理的分析，電極分析判斷方法，化學方程式書寫，主要是弱電解質電離程度大小和鹽類水解的原理應用，離子濃度大小比較，題目難度中等．