Question

【題目】工業(yè)上電解制堿的技術是用離子交換膜法，主要原料是飽和食鹽水．

請回答下列問題：

（1）陽離子交換膜把電解槽隔成了陰極室和陽極室，電解食鹽水時，它只允許 （填離子符號）通過。

（2）為了去除粗鹽中混有的Ca2+、Mg2+、SO42-．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．先加足量的BaCl2，再加足量的Na2CO3，最后加入適量稀鹽酸

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

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

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

（3）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．在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過．

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(shù) a、b、c的從大到小的順序為

分別寫出燃料電池中正極、負極上發(fā)生的電極反應正極： ；負極： ；

這樣設計的主要節(jié)（電）能之處在于（任寫出一條）

Answer 1

【答案】（1）Na+ （2）B （3）①Cl2 、H2 b>a>c

②O2+4e-+2H2O=4OH- 2H2-4e-+4OH-=4H2O

③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）等合理答案均可

【解析】

試題分析：（1）陽離子交換膜只允許陽離子Na+ 通過，不允許陰離子Cl-、OH-通過；

（2）先加過量的氯化鋇除去硫酸根離子，然后用碳酸鈉去除過量的鋇離子，如果加反了，過量的鋇離子就沒法除去，至于加氫氧化鈉除去鎂離子順序不受限制，因為過量的氫氧化鈉加鹽酸就可以調節(jié)了，只要將三種離子除完了，過濾，最后加鹽酸除去過量的氫氧根離子、碳酸根離子，答案選B；

（3）①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%小于b%；陰極在產(chǎn)生氫氣的同時還有氫氧化鈉生成，所以c＞a，即大小順序為b＞a＞c；

②燃料電池的工作原理：負極是燃料氫氣發(fā)生失電子的氧化反應，即2H2-4e-+4OH-=4H2O，正極是氧氣發(fā)生得電子的還原反應，即O2+4e-+2H2O=4OH-；

③燃料電池能將化學能轉化為電能，所以燃料電池可以補充電解池消耗的電能，此外還可以提高產(chǎn)出堿液的濃度。