Question

7．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2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（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）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．
（4）已知室温下几种弱酸的平衡常数：

	K1	K2
H2SO3	1.54x 10-2	1.02x 10-7
HClO	2.95x 10-8
H2CO3	4.3x 10-7	5.6x 10-11

则0.1mol/L NaClO溶液的pH＞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，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^-）．

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）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；
（4）H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2，K_i2=1.02×10^-7，HClOK_i1=2.95×10^-8 ，说明ClO^-水解程度大于SO₃^2-；
H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7，H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=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：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（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）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；
（4）H₂SO₃ K_i1=1.54×10^-2，K_i2=1.02×10^-7，HClOK_i1=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，H₂SO₃K_i1=1.54×10^-2 K_i2=1.02×10^-7，H₂CO₃K_i1=4.3×10^-7K_i2=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：＞；c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）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．