题目内容

16．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．下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．2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑
（2）离子交换膜的作用为：防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯、防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气反应遇火反应而引发安全事故．
（3）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”）
（4）KClO3可以和草酸（H2C2O4）、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质．
写出该反应的化学方程式2KClO3+H2C2O4+2H2SO4═2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O
（5）室温下，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na2SO3溶液的pH．（选填“大于”、“小于”或“等于”）
浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32-、CO32-、HSO3-、HCO3-浓度从大到小的顺序为c（SO32-）＞c（CO32-）c（HCO3-）＞c（HSO3-）．
已知：H2SO3Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7
HClOKi1=2.95×10-8
H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11．

分析 （1）电解精制饱和食盐水生成氯气、氢气、烧碱；
（2）阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过；
（3）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；
（4）KClO3和草酸（H2C2O4）在酸性条件下反应生成ClO2、CO2和KHSO4，发生氧化还原反应，结合质量守恒可书写化学方程式；
（5）H2SO3Ki1=1.54×10-2，Ki2=1.02×10-7，HClOKi1=2.95×10-8 ，说明ClO-水解程度大于SO32-；
H2SO3Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7，H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11．说明SO32-水解程度小于CO32-；

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：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑，
故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑；
（2）阳离子交换膜只能阳离子通过，阴离子和气体不能通过，用石墨作电极电解饱和氯化钠时，阳极上氯离子放电生成氯气，氯气不能通过阳离子交换膜而进入阴极，如果氯气进入阴极易和氢气混合产生爆炸，且易和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠而导致制取的氢氧化钠不纯；
故答案为：防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使产品不纯；防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气反应遇火反应而引发安全事故；
（3）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；
（4）KClO3和草酸（H2C2O4）在酸性条件下反应生成ClO2、CO2和KHSO4，反应的方程式为：2KClO3+H2C2O4+2H2SO4═2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O，
故答案为：2KClO3+H2C2O4+2H2SO4═2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O；
（5）H2SO3 Ki1=1.54×10-2，Ki2=1.02×10-7，HClOKi1=2.95×10-8 ，说明ClO-水解程度大于SO32-，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，H2SO3Ki1=1.54×10-2 Ki2=1.02×10-7，H2CO3Ki1=4.3×10-7Ki2=5.6×10-11．说明SO32-水解程度小于CO32-，浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32-、CO32-、HSO3-、HCO3-浓度从大到小的顺序为c（SO32-）＞c（CO32-）c（HCO3-）＞c（HSO3-），
故答案为：＞，c（SO32-）＞c（CO32-）c（HCO3-）＞c（HSO3-）．

点评 本题考查了电解原理的分析，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．

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