Question

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結(jié)合的新工藝可以節(jié)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，其中甲、乙、丙、丁均為石墨電極。

(1)為了有效除去粗鹽中混有的Ca^2＋、Mg^2＋、SO，下列選項中所加試劑(均為溶液)及加入順序均合理的是________(填選項字母)。

A．先加足量Ba(OH)₂，再加足量Na₂CO₃，最后加入適量稀鹽酸

B．先加足量NaOH，再加足量Na₂CO₃，然后加足量BaCl₂，最后加入適量稀鹽酸

C．先加足量Na₂CO₃，再加足量BaCl₂，然后加足量NaOH，最后加入適量稀鹽酸

D．先加足量Ba(NO₃)₂，再加足量NaOH，然后加足量Na₂CO₃，最后加入適量稀鹽酸

(2)丙電極為________極，該電極的電極反應(yīng)式為____________________________________。

(3)乙電極附近溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)。

(4)若裝置中通過0.5 mol e^－，則理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下X的體積為________。

(5)圖中NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a%、b%、c%由大到小的順序為________。

(6)這樣設(shè)計的主要節(jié)能之處在于(任寫1條)____________________________。

Answer 1

解析　(1)應(yīng)先加入足量Ba(OH)₂除去SO，然后加入足量Na₂CO₃除去Ca^2＋、Mg^2＋、Ba^2＋等，過濾后加入適量稀鹽酸可除去OH^－和CO，A項正確。(2)電解飽和NaCl溶液，陰極區(qū)得到H₂和NaOH溶液，故乙電極為電解池的陰極，丙電極通入的為H₂，作燃燒電池的負(fù)極，該電極的電極反應(yīng)式為H₂－2e^－＋2OH^－===2H₂O。(3)因乙電極為電解池的陰極，發(fā)生反應(yīng)2H₂O＋2e^－===H₂↑＋2OH^－，有OH^－生成，故pH增大。(4)根據(jù)2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－可知，每轉(zhuǎn)移2 mol e^－生成22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl₂，若轉(zhuǎn)移0.5 mol e^－，則生成5.6 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)Cl₂。(5)電解飽和NaCl溶液得到a%NaOH溶液，一部分a%NaOH溶液進(jìn)入丙電極，根據(jù)(2)中丙電極的電極反應(yīng)式可知，OH^－作為反應(yīng)物被消耗，所以c%小于a%；另一部分a% NaOH溶液進(jìn)入燃料電池正極，燃炓電池正極發(fā)生反應(yīng)O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－，燃料電池中的陽離子交換膜只允許陽離子通過，反應(yīng)后NaOH溶液的濃度升高，即a%小于b%，所以b%>a%>c%。(6)燃料電池能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，可以補充電解池消耗的電能；可以提高產(chǎn)出堿液的濃度；降低能耗。

答案　(1)A　(2)負(fù)　H₂－2e^－＋2OH^－===2H₂O　(3)增大　(4)5.6 L　(5)b%>a%>c%　(6)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