题目内容
4．氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图1所示：
（1）该流程中可以循环的物质是氯化钠、氢氧化钠．
（2）电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，得到精制饱和食盐水．
①第一次精制过程中所加除杂试剂顺序不合理的是D
A．BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl B．BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl
C．NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl D．Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl
②一次精制后的食盐水仍会有少量的Ca2+、Mg2+，需要送入阳离子交换塔进行二次精制，若不经过二次精制，直接进入离子膜电解槽，这样会产生什么后果用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜．
（3）图2是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成），则A处产生的气体是H2，F电极的名称是阳极．电解总反应的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-．
（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8%～9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl．
（5）已知在电解槽中，每小时通过1A的直流电理论上可以产生1.492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8h，制得32%的烧碱溶液（密度为1.342t/m3）113m3，电解槽的电流强度1.45×104A，该电解槽的电解效率为93.45%（保留两位小数）．
分析 （1）根据工艺流程图结合电解工艺的原料以及产物知识来判断；
（2）①除去钙离子选用碳酸钠溶液、除去镁离子选用氢氧化钠溶液、除去硫酸根离子选用氯化钡溶液，为了保证将杂质除尽，所加试剂必须过量，为了不引进新的杂质，应该先加入氢氧化钠，然后加入氯化钡，再加入碳酸钠，最后加热盐酸；加入的每种试剂必须过量，保证将所有杂质都能除去，反应完采用加热方法，除去剩余的氯化氢；
②根据处理后的盐水中还含有少量杂质离子对装置的影响角度来回答；
（3）电解池中，阳离子移向阴极，根据电极反应确定产物，根据电解池的工作原理来书写方程式；
（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠；
（5）计算生成NaOH的质量，根据理论耗电量和实际耗电量计算．
解答 解：（1）根据工艺流程图结中用到的原料以及产物，可以知道氯化钠、氢氧化钠是可以循环使用的，故答案为：氯化钠、氢氧化钠；
（（2）①先加入足量的NaOH，除去镁离子；然后加入过量BaCl2，除去SO42-、CO32-；再加入过量Na2CO3 除去Ca2+和过量的Ba2+；过滤后，滤液中加入过量的盐酸，除去溶液中剩余的碳酸根和氢氧化钠中的氢氧根，最后加热除去剩余的氯化氢，也可先加BaCl2，再加入NaOH，但应保证，最后依次加入Na2CO3、HCl，为了将多余的杂质除掉，碳酸钠必须放在氯化钡的后面，故D错误，
故答案为：D；
②处理后的盐水中还含有少量杂质离子Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，对装置中的交换膜产生影响，
故答案为：用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜；
（3）电解池中，阳离子钠离子移向阴极，所以B是电源的负极，A是正极，E是阳极，在阴极上产生的是氢气，电解饱和食盐水的原理方程式为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-，故答案为：H2；阳极；2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl2↑+H2↑+2OH-；
（4）氯气具有氧化性，能将亚硫酸钠氧化为硫酸钠，即Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl，故答案为：Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl；
（5）烧碱溶液质量为1.342×103kg/m3×113m3=1.516×105kg，
m（NaOH）=1.516×105kg×32%=4.85×104kg，
则理论上需要电流量为$\frac{4.85×{10}^{7}g}{1.492g}$=3.252×107A，
则实际上耗电量为1.45×104A×8×300=3.48×107A，
该电解槽的电解效率为$\frac{3.252}{3.48}$×100%=93.45%，
故答案为：93.45%．
点评 本题以氯碱工业为载体，考查学生生化学工艺流程题的解题方法知识，注意电解池的工作原理的灵活应用是关键，难度不大．
| A． | 常见的周期表中，共有七个周期，三个短周期、四个长周期 | |
| B． | 元素周期表有7个主族，7个副族，1个0族，1个Ⅷ族，共16纵行 | |
| C． | 短周期元素，是指一、二、三周期，分别有2、8、8种元素 | |
| D． | ⅠA中的金属元素，称为碱金属元素，ⅦA元素又称为卤族元素 |
| A． | 将碳酸钙加入到盐酸中：CO32-+2H+=CO2↑+H2O | |
| B． | 金属钾与水反应：K+H2O=K++OH-+H2↑ | |
| C． | 向稀硝酸中加入少量铜屑：Cu+4H++NO3-=Cu2++2H2O+NO↑ | |
| D． | 向偏铝酸钠溶液中通过量CO2：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3- |
| A． | MgCl2 | B． | Na2O2 | C． | H2O | D． | N2 |
乙、丙、丁简单离子的核外电子排布相同，这三种元素按6：3：1的原子个数比可形成一种离子晶体W；丙与戊可形成常见离子晶体X，甲与己可形成常见离子晶体Y，且X和Y电子数相同．
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| A． | 图①表示将NaOH溶液滴入Ba（HCO3）2溶液中 | |
| B． | 图②表示反应物的总键能小于生成物的总键能 | |
| C． | 图③表示25℃时，0.1mol/L盐酸滴入20mL0.1mol/LNaOH溶液中，溶液的pH随加入酸体积的变化曲线 | |
| D． | 图④表示一定条件下的反应2SO2（g）+O2?2SO3（g）△H＜0，t2时刻改变的条件可能是降低温度或缩小容器体积 |