Question

【化學(xué)與技術(shù)】
請(qǐng)回答氯堿工業(yè)的有關(guān)問題：
（1）以前采用無隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，Cl₂會(huì)與NaOH接觸，產(chǎn)物中肯定有NaClO，從而影響產(chǎn)品的純度，能包含這一過程的總化學(xué)方程式為

 

；所以現(xiàn)代氯堿工業(yè)多采用隔膜法進(jìn)行電解，即用隔膜將電解槽分隔成陽極區(qū)和陰極區(qū)，則從陰極區(qū)排出的是

 

．
（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(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽離子通過．

分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%與b%的大小：a%

 

b%（填＞，=或＜），
理由是：

 

．
（3）科研人員為減少火力發(fā)電廠對(duì)環(huán)境的污染，曾經(jīng)考慮讓火力發(fā)電廠和氯堿制造廠進(jìn)行就近聯(lián)合．請(qǐng)你判斷該方案是否可行？

 

；理由是

 

：
A．發(fā)電廠的廢氣（SO₂）與氯堿廠的Cl₂或NaOH反應(yīng)，減少了SO₂的排放
B．可產(chǎn)生多種化學(xué)原料
C．就近聯(lián)合還能減少電力輸送中的損耗
（4）將酸堿中和反應(yīng)作為電池反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的電池．現(xiàn)將兩個(gè)氫電極（以Pt 作為導(dǎo)電的惰性金屬，以氫氣作為參與電極反應(yīng)的物質(zhì)，可以是生成氫氣，也可以是消耗氫氣）分別置于酸性水溶液（ H⁺）和堿性水溶液（OH^-）中構(gòu)成電池，使電池反應(yīng)為酸堿中和反應(yīng)．
①酸溶液中的氫電極A 和堿溶液中的氫電極B，為電池正極是

 

（填A(yù) 或B）；
②B極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電解氯化鈉溶液的生成物有氯氣、氫氣和氫氧化鈉，然后Cl₂和NaOH，產(chǎn)物是NaClO和氯化鈉和水來書寫總方程式；根據(jù)電解食鹽水，與正極相連為陽極，氯離子放電，生成氯氣，與電源負(fù)極相連為陰極，氫離子放電，生成氫氣和NaOH；
（2）燃料電池通入的Y應(yīng)為H₂，則電解池生成的X為Cl₂，結(jié)合原電池和電解池的工作原理解答；
（3）將發(fā)電廠產(chǎn)生的廢氣（SO₂）與氯堿廠的Cl₂或NaOH反應(yīng)，減少了SO₂的排放，又可產(chǎn)生多種化學(xué)原料；
（4）根據(jù)原電池原理和題目信息可知，酸性溶液中氫離子得到電子形成氫氣，為正極，堿性溶液中，氫氣失去電子變成氫離子，為負(fù)極．

解答：解：（1）電解氯化鈉溶液的生成物有氯氣、氫氣和氫氧化鈉，方程式為：2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，Cl₂和NaOH，產(chǎn)物是NaClO和氯化鈉和水，方程式為：2NaOH+Cl₂═NaClO+NaCl+H₂O，兩式相加，能包含這一過程的總化學(xué)方程式為：NaCl+H₂O

電解  .

H₂↑+NaClO；電解食鹽水，與正極相連為陽極，氯離子放電，生成氯氣，與電源負(fù)極相連為陰極，氫離子放電，生成氫氣和NaOH，則從陰極區(qū)排出的是氫氣和NaOH，
故答案為：NaCl+H₂O

電解  .

H₂↑+NaClO；氫氣和NaOH；
（2）在燃料電池中，氧氣作正極，所以通入空氣的極是正極，通入燃料的極是負(fù)極，即產(chǎn)生Y的極是陰極，所產(chǎn)生的是氫氣，在X處產(chǎn)生的是氯氣，氫氧燃料電池最后產(chǎn)生的是水，所以a%大于b%，
故答案為：＞；氫氧燃料電池最后產(chǎn)生的是水，溶液稀釋；
（3）發(fā)電廠產(chǎn)生的廢氣（SO₂）與氯堿廠的Cl₂或NaOH反應(yīng)：2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；減少了SO₂的排放，又可產(chǎn)生多種化學(xué)原料，如H₂SO₄、HCl等，
故答案為：可行；AB；
（4）由原電池原理和題目信息可知，酸性溶液中氫離子得到電子形成氫氣，為正極，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；堿性溶液中，氫氣失去電子變成氫離子，為負(fù)極，電極反應(yīng)為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：①A；②H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題及元素化合物的推斷、化合物的性質(zhì)、電化學(xué)等問題，題目具有較大難度，做題時(shí)注意把握推斷的思路和電解原理是解題的關(guān)鍵．