Question

【题目】工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法，主要原料是饱和食盐水．请回答下列问题：

（1）阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室，电解食盐水时，它只允许__ （填离子符号）通过．

（2）为了去除粗盐中混有的Ca2+、Mg2+、SO42﹣，下列选项中所加试剂（均为溶液）及加入顺序均合理的是__ （填选项字母）

A．先加足量的BaCl2，再加足量的Na2CO3，最后加入适量稀盐酸

B．先加入足量的NaOH，再加入足量的BaCl2，然后加入足量Na2CO3，最后加入适量稀盐酸

C．先加足量的Na2CO3，再加足量的BaCl2，然后加足量的NaOH，最后加入适量稀盐酸

D．先加足量的Ba（NO3）2，再加足量NaOH，然后再加足量的Na2CO3，最后加入适量稀盐酸

（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节电能30%以上．在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过．

①图中X是__ （填化学式），分析比较图示中a、b、c从大到小的顺序为__．

②写出燃料电池中负极上发生的电极反应式__．

③这样设计的主要节电能之处在于（任写出一条）__．

Answer 1

【答案】 H+和Na+ B 氯气 c＞a＞b 2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O 燃料电池可以补充电解池消耗的电能、提高产出碱液的浓度

【解析】（1）阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阴离子不能通过，电解食盐水时，溶液中阳离子有两种：H+和Na+。

故答案为：H+和Na+；

（2）除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42﹣及泥沙，用Na2CO3将Ca2+沉淀，用NaOH将Mg2+沉淀，用BaCl2将SO42﹣沉淀。为保证离子除尽，所加试剂都是过量的，盐酸放在最后，除去过量的NaOH和Na2CO3，还要Na2CO3除去过量的BaCl2，所以，一定要将Na2CO3放在BaCl2之后加。

故答案为：B；

（3）①甲、乙为电解饱和食盐水的阴阳极，由图上可知，甲电极处产物为X，乙电极处的产物为NaOH和Y，所以乙电极处应为H2O的H+放电，生成H2和OH-，则X的电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；气体Y（H2）与空气形成燃料电池，空气中的O2在丁极（正极）放电，得电子产生OH﹣，所以反应后NaOH的浓度升高，即a%小于c%；负极H2失电子生成H+消耗OH﹣，所以c%＞a%，得到c%＞a%＞b%。

故答案为：Cl2；c＞a＞b。

②燃料电池中负极H2失电子，电极反应式为2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O；

故答案为：2H2+4OH﹣﹣4e﹣=4H2O；

③将氯碱工业的产物H2与空气设计成燃料电池，所产生的电能可以应用于氯碱工业，补充电解池消耗的电能；由a、b、c的大小可知，氯碱工业的产物NaOH浓度得到提高。

故答案为：燃料电池可以补充电解池消耗的电能、提高产出碱液的浓度．