Question

【题目】请回答氯碱工业的如下问题：
（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品．理论上k=
（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42﹣等杂质，必须精制后才能供电解使用．精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②盐酸 ③BaCl2 ， 这三种试剂添加的合理顺序是（填序号）
（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，所用的离子膜都只允许阳离子通过．

①图中X、Y分别是、（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小 ．
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应：、 ．

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）电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，则理论上k= = =1：1.13或0.89，所以答案是： = =1：1.13或0.89；（2）应先加入过量BaCl2 ， 除去SO42﹣ ， 然后加过量Na2CO3 ， 可除去Ca2+、Mg2+、Fe3+等，过滤后加入盐酸可除去Na2CO3 ， 所以答案是：③①②；（3）①通空气一边为正极（还原反应），那么左边必然通H2 ， 这样Y即为H2 ， 则电解池左边应为阳极，生成Cl2 ， 由于燃料电池正极发生O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ ， 燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH﹣ ， 所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%，可知NaOH浓度增大，
所以答案是：Cl2；H2；a%小于b%； ②燃料电池中正极氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣ ， 负极氢气失电子发生氧化反应，电极反应式为H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O，
所以答案是：O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣；H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O．