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【题目】氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。如图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空:

1)写出电解饱和食盐水的离子方程式___

2)精制饱和食盐水从图中___位置补充,氢氧化钠溶液从图中___位置流出(选填“a”“b”“c”“d”)。

3KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2KHSO4等物质。

写出该反应的化学方程式___

4)室温下,0.1mol/LNaClO溶液的pH___0.1mol/LNa2SO3溶液的pH(选填大于小于等于)。

5)浓度均为0.1mol/LNa2SO3Na2CO3的混合溶液中,SO32-CO32-HSO3-HCO3-浓度从大到小的顺序为___

已知:H2SO3Ki1=1.54×102Ki2=1.02×107HClOKi1=2.95×108H2CO3Ki1=4.3×107Ki2=5.6×1011

【答案】2Cl2H2OCl2↑+H2↑+2OH a d 2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O 大于 c(SO32)>c(CO32)>c(HCO3)>c(HSO3)

【解析】

电解食盐水时,阳极氯离子失电子生成氯气,阴极氢离子得电子生成氢气。图中的离子交换膜只允许阳离子通过,即只允许钠离子、氢离子通过向阴极移动。

1)电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子,发生氧化反应,产生Cl2。反应的离子方程式是2Cl2H2OCl2↑+H2↑+2OH

2)随着电解的进行,溶质NaCl不断消耗,所以应该及时补充。阳极氯离子不断消耗,钠离子向阴极移动,导致阳极区钠离子、氯离子减少,故精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充。由于阴极H+不断放电,附近的溶液显碱性,氢氧化钠溶液从图中d位置流出。

3KClO3有氧化性,H2C2O4有还原性,在酸性条件下KClO3可以和草酸(H2C2O4)生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2KHSO4等物质。则根据电子守恒及原子守恒,可得该反应的化学方程式是:2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O

4NaClONa2SO3都是强碱弱酸盐,形成盐的酸越弱,盐水解程度就越大。消耗的离子浓度越大,当溶液达到平衡时,剩余的离子浓度就越小。由于H2SO3Ki2=1.02×10-7HClOKi1=2.95×10-8,所以酸性:HSO3->HClO,因此溶液的pH: NaClO> Na2SO3

5)由于电离程度:H2SO3> H2CO3>HSO3->HCO3-,浓度均为0.1 mol/L Na2SO3Na2CO3的混合溶液中,水解程度:CO32>SO32,所以离子浓度:SO32>CO32;水解产生的离子浓度:HCO3-> HSO3-。但是盐水解程度总的来说很小,主要以盐电离产生的离子存在。所以在该溶液中SO32CO32HSO3HCO3浓度从大到小的顺序为c(SO32)>c(CO32)>c(HCO3)

>c(HSO3)

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