Question

【題目】請回答氯堿工業的如下問題：
（1）氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k（質量比）生成的產品．理論上k=
（2）原料粗鹽中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42﹣等雜質，必須精制后才能供電解使用．精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na2CO3、②鹽酸 ③BaCl2 ， 這三種試劑添加的合理順序是（填序號）
（3）氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節能30%以上．在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過．

①圖中X、Y分別是、（填化學式），分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a%與b%的大小 ．
②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發生的電極反應：、 ．

Answer 1

【答案】
（1） = =1：1.13或0.89
（2）③①②
（3）Cl2；H2；a%小于b%；O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O
【解析】解：（1）電解飽和食鹽水的化學方程式為2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，則理論上k= = =1：1.13或0.89，所以答案是： = =1：1.13或0.89；（2）應先加入過量BaCl2 ， 除去SO42﹣ ， 然后加過量Na2CO3 ， 可除去Ca2+、Mg2+、Fe3+等，過濾后加入鹽酸可除去Na2CO3 ， 所以答案是：③①②；（3）①通空氣一邊為正極（還原反應），那么左邊必然通H2 ， 這樣Y即為H2 ， 則電解池左邊應為陽極，生成Cl2 ， 由于燃料電池正極發生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生OH﹣ ， 所以反應后氫氧化鈉的濃度升高，即a%小于b%，可知NaOH濃度增大，
所以答案是：Cl2；H2；a%小于b%； ②燃料電池中正極氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ ， 負極氫氣失電子發生氧化反應，電極反應式為H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，
所以答案是：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O．