Question

15．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2H₂O+2Cl^-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+2OH^-+H₂↑．
（2）精制饱和食盐水从图中a位置补充，氢氧化钠溶液从图中d位置流出．（选填“a”、“b”、“c”或“d”）
（3）室温下，0.1mol/L次氯酸钠溶液的pH大于0.1mol/L亚硫酸钠溶液的pH．（选填“大于”、“小于”、“等于”）浓度均为0.1mol/L的亚硫酸钠和碳酸钠的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-浓度从大到小的顺序为c（SO₃^2-）＞c（ CO₃^2- ）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．
已知：H₂SO₃  K₁=1.54×10^-2  K₂=1.02×10^-7     HClO  K₁=2.95×10^-8
     H₂CO₃  K₁=4.3×10^-7   K₂=5.6×10^-11．

Answer 1

分析 （1）电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱；
（2）电解饱和食盐时阳极阴离子Cl^-、OH^-放电，Cl^-的放电能力强于OH^-，阳极发生的方程式为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，阴极：2H⁺+2e^-═H₂↑；H₂、NaOH在阴极，NaOH溶液的出口为d，Cl₂在阳极，精制饱和食盐水从阳极进入；
（3）H₂SO₃K₁=1.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，HClO  K₁=2.95×10^-8 ，说明ClO^-水解程度大于SO₃^2-；
H₂SO₃ K₁=1.54×10^-2 K₂=1.02×10^-7，H₂CO₃K₁=4.3×10^-7K₂=5.6×10^-11．说明SO₃^2-水解程度小于CO₃^2-．

解答 解：（1）电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，反应的离子方程式为：2H₂O+2Cl^-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+2OH^-+H₂↑，
故答案为：2H₂O+2Cl^-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+2OH^-+H₂↑；
（2）电解槽中阴极是氢离子放电生成氢气，水电离平衡正向进行氢氧根离子浓度增大，生成氢氧化钠溶液，NaOH溶液的出口为d；Cl₂在阳极，依据装置图分析可知精制饱和食盐水从阳极进入，即进口为a，
故答案为：a，d；
（3）H₂SO₃ K₁=1.54×10^-2，K₂=1.02×10^-7，HClOK₁=2.95×10^-8 ，说明ClO^-水解程度大于SO₃^2-，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH，依据电离平衡常数大小比较，H₂SO₃K₁=1.54×10^-2 K₂=1.02×10^-7，H₂CO₃K₁=4.3×10^-7K₂=5.6×10^-11．说明SO₃^2-水解程度小于CO₃^2-，浓度均为0.1mol/L的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-浓度从大到小的顺序为c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-），
故答案为：大于；c（SO₃^2-）＞c（ CO₃^2- ）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．

点评 本题考查了氯碱工业有关知识，涉及电极分析判断方法，化学方程式书写，主要是弱电解质电离程度大小和盐类水解的原理应用，离子浓度大小比较，题目难度中等．