题目内容

电解饱和食盐水制得H2、Cl2、NaOH(氯碱工业)．

电极反应：阳极(石墨)：________；

阴极(铁棒)：________；

总反应：________．

答案：
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工业上电解饱和食盐水可得到多种工业原料，其中氢气和氯气用途非常广泛．
（1）如图所示是离子交换膜（允许钠离子通过，不允许氢氧根与氯离子通过）法电解饱和食盐水示意图．电解过程中，A极发生的是
还原
还原
（填“氧化”或“还原”）反应；B极的电极反应方程式为
2Cl--2e=Cl2↑
2Cl--2e=Cl2↑
．若将电极材料换为铁棒，则B极的电极反应为
Fe-2e=Fe2+
Fe-2e=Fe2+
．
（2）以上反应得到的H2和C12可直接化合制盐酸．有人设想利用原电池原理直接制备盐酸，同时获得电能．若这种设想可行，则通氢气的电极为
负
负
极；通氯气的电极反应式为
Cl2+2e=2Cl-
Cl2+2e=2Cl-
．
（3）工业制得的浓盐酸往往呈黄色，原因是输送氯气的铁管道被腐蚀所致．请写出有关反应的化学方程式
2Fe+3Cl2=2FeCl3
2Fe+3Cl2=2FeCl3
，这种腐蚀属于
化学腐蚀
化学腐蚀
．
（4）室温下，将1.000mol?L-1盐酸滴入20.00mL1.000mol?L-1氨水中，当溶液pH=7时，c（Cl-）
=
=
c（NH4+）（填=、＞、＜）；当滴入20.00mL盐酸时，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为
c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）
c（Cl-）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH-）
．
二甲醚（CH3OCH3）和甲醇（CH3OH）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的性能．以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如下：

（1）催化反应室B中CO与H2合成二甲醚的化学方程式为
2CO+4H2
催化剂
.
△
CH3OCH3+H2O
2CO+4H2
催化剂
.
△
CH3OCH3+H2O
．
（2）催化反应室A中发生的反应为：
CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）…（I）
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）…（Ⅱ）
催化反应室C中发生的反应为：
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）…（Ⅲ）
CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）…（Ⅳ）
①已知：原子利用率=
预期产物的相对分子质量
全部生成物质的相对分子质量总和
×100%，试求反应（Ⅳ）的原子利用率为
64%
64%
．
②反应（Ⅳ）的△S
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”）．
③在压强为5MPa，体积为VL的反应室c中，amol CO与20mol H2在催化剂作用下发生反应（Ⅲ）生成甲醇，CO的’转化率与温度的关系如图．则该反应的△H
＜
＜
0（填“＞”、“=”或“＜”）．300℃时该反应的平衡常数K=
a1V2
4a2(1-a1)
a1V2
4a2(1-a1)
（用含字母的代数式表示）．
（3）我国某科研所提供一种碱性“直接二甲醚燃料电池”．该燃料电池负极的电极反应式为：
CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO2-3+11H2O．有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫（体积分数为x）废气的方法如下：
①将含SO2的废气通入电解饱和食盐水所得溶液中，得NaHSO3溶液；
②将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸；
③将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收．
用上述碱性“直接二甲醚燃料电池”电解食盐水来处理标准状况下VL的废气，计算消耗二甲醚的质量
23V
134.4
g
23V
134.4
g
．
目前，我国西南三省正遭遇百年未遇的干旱，对于淡水资源的开源节流显得前所未有的迫切．日常生活中我们选用不同的物质对水资源进行处理．
（1）明矾（KAl（SO4）2．12H2O）是我们生活中最广泛使用的净水剂，用离子方程式表示明矾净水的原理：
Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+
Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+
；写出明矾溶液中的电荷守恒是
c（K+）+3c（Al3+）+C（H+）=2c（SO42-）+c（OH-）
c（K+）+3c（Al3+）+C（H+）=2c（SO42-）+c（OH-）
．
（2）Cl2常用作消毒剂是因为它能与水作用生成HClO，写出其离子方程式：
Cl2+H2O?H++Cl-+HClO
Cl2+H2O?H++Cl-+HClO
；在氯水中加入碳酸钙可以使得消毒效果更好，用化学平衡原理简述其原因：
加入的碳酸钙与H+发生反应，促进平衡正向移动，使得HClO的浓度增大，从而消毒效果更好
加入的碳酸钙与H+发生反应，促进平衡正向移动，使得HClO的浓度增大，从而消毒效果更好
．
（3）用铁酸钠（Na2FeO4）对来自江河湖泊的淡水消毒净化是城市饮用水处理的新技术，铁酸钠可用Fe（NO3）3、NaOH和Cl2在一定条件下制得，写出该化学反应方程式：
2Fe（NO3）3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O
2Fe（NO3）3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O
．
（4）ClO2是一种消毒杀菌效率高、二次污染小的水处理剂．ClO2常采用电解饱和食盐水的方法制备，写出阳极反应方程式：
Cl--5e-+2H2O=ClO2+4H+
Cl--5e-+2H2O=ClO2+4H+
．
近年来，我国酸雨污染较为严重，防治酸雨成了迫在眉睫的问题．
（1）有人提出了一种利用氯碱工业产品治理含二氧化硫废气的方法，流程如下：（ I ）将含SO2的废气通入电解饱和食盐水所得溶液中，得NaHSO3溶液．（Ⅱ）将电解饱和食盐水所得气体反应后制得盐酸．（III）将盐酸加入NaHSO3溶液中得SO2气体回收，生成的NaCl循环利用．
①写出步骤（I）反应的化学方程式：
SO2+NaOH=NaHSO3
SO2+NaOH=NaHSO3

②写出步骤（III）反应的离子方程式：
HSO3-+H+═SO2+H2O
HSO3-+H+═SO2+H2O

（2）还有学者提出利用 Fe2十、Fe3十等离子的催化作用，常温下将SO2氧化成SO42一而实现SO2的回收利用．某研究性学习小组据此设计了如下方案，在实验室条件下测定转化器中SO2氧化成SO42一的转化率．

①该小组采用下图装置在实验室测定模拟烟气中SO2的体积分数，X溶液可以是（填序号）
AB
AB
．

A．碘的淀粉溶液   B．酸性高锰酸钾溶液   C．氢氧化钠溶液    D．氯化钡溶液
②若上述实验是在标准状况下进行的，X是已知体积和物质的量浓度的溶液，欲测定转化器中SO2氧化成SO42一的转化率，已知气体流速，还需测定的数据是
实验时间和加入盐酸酸化的氯化钡溶液后生成沉淀的质量
实验时间和加入盐酸酸化的氯化钡溶液后生成沉淀的质量

（3）新型氨法烟气脱硫技术采用氨吸收烟气中SO2生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，再用一定量的磷酸进行反应，在反应回收SO2后的混合物中通入适量的氨气得到一种产品．该技术的优点是
变废为肥，充分利用资源，降低污染
变废为肥，充分利用资源，降低污染
．
（4）为进一步减少SO2的污染并变废为宝，人们正在探索用CO还原SO2得到单质硫的方法来除去SO2．该方法涉及到的化学反应为：SO2+2CO=2CO2+
1
x
Sx、CO+
1
x
Sx=COS、2COS+SO2=2CO2+
3
x
Sx．其中COS中“C”化合价为
+4
+4
．

（11分）某经济开发区将钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链，大大地提高了资源利用率，减少了环境污染。其流程如下：

请回答下列问题：
（1）由CO和H2合成甲醇的化学方程式是CO（g）+2H2（g）CH3O（H（g）。若在恒容密 闭容器中充入一定量的CO和H2，在一定条件下反应，能说明该反应已达到平衡状态的是   
           （填字母）。
a．容器内压强保持不变    b．容器内气体密度保持不变
c．c（CO）=c（CH3OH）    d．V正（CO）=v逆（CH3OH）
（2）写出流程中氯化时发生反应的化学方程式：        。
（3）20℃时，电解饱和食盐水制得烧碱的混合液中，随着NaOH含量的变化，NaCl达到饱和状态时其溶质质量分数的变化曲线如图所示。现有20℃时，满足曲线上B点所示的溶液，要降低溶液中NaCl的含量，可采用的方法是         。若向B点所示溶液中通入Cl2至恰好呈中性，此时溶液中各离子浓度从大到小的顺序为       。

（4）在某次联合生产过程中，氯碱厂电解电路中通过了20mol电子，同时甲醇厂获得了147.2g甲醇，则理论上冶钛厂可得钛    g（精确到0.1，下同），甲醇厂CO的转化率为     。

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