Question

氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相结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，其中甲、乙、丙、丁均为石墨电极。

(1)为了有效除去粗盐中混有的Ca^2＋、Mg^2＋、SO，下列选项中所加试剂(均为溶液)及加入顺序均合理的是________(填选项字母)。

A．先加足量Ba(OH)₂，再加足量Na₂CO₃，最后加入适量稀盐酸

B．先加足量NaOH，再加足量Na₂CO₃，然后加足量BaCl₂，最后加入适量稀盐酸

C．先加足量Na₂CO₃，再加足量BaCl₂，然后加足量NaOH，最后加入适量稀盐酸

D．先加足量Ba(NO₃)₂，再加足量NaOH，然后加足量Na₂CO₃，最后加入适量稀盐酸

(2)丙电极为________极，该电极的电极反应式为____________________________________。

(3)乙电极附近溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)若装置中通过0.5 mol e^－，则理论上生成标准状况下X的体积为________。

(5)图中NaOH溶液的质量分数a%、b%、c%由大到小的顺序为________。

(6)这样设计的主要节能之处在于(任写1条)____________________________。

Answer 1

解析　(1)应先加入足量Ba(OH)₂除去SO，然后加入足量Na₂CO₃除去Ca^2＋、Mg^2＋、Ba^2＋等，过滤后加入适量稀盐酸可除去OH^－和CO，A项正确。(2)电解饱和NaCl溶液，阴极区得到H₂和NaOH溶液，故乙电极为电解池的阴极，丙电极通入的为H₂，作燃烧电池的负极，该电极的电极反应式为H₂－2e^－＋2OH^－===2H₂O。(3)因乙电极为电解池的阴极，发生反应2H₂O＋2e^－===H₂↑＋2OH^－，有OH^－生成，故pH增大。(4)根据2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－可知，每转移2 mol e^－生成22.4 L(标准状况下)Cl₂，若转移0.5 mol e^－，则生成5.6 L(标准状况下)Cl₂。(5)电解饱和NaCl溶液得到a%NaOH溶液，一部分a%NaOH溶液进入丙电极，根据(2)中丙电极的电极反应式可知，OH^－作为反应物被消耗，所以c%小于a%；另一部分a% NaOH溶液进入燃料电池正极，燃炓电池正极发生反应O₂＋4e^－＋2H₂O===4OH^－，燃料电池中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，反应后NaOH溶液的浓度升高，即a%小于b%，所以b%>a%>c%。(6)燃料电池能将化学能转化为电能，可以补充电解池消耗的电能；可以提高产出碱液的浓度；降低能耗。

答案　(1)A　(2)负　H₂－2e^－＋2OH^－===2H₂O　(3)增大　(4)5.6 L　(5)b%>a%>c%　(6)燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗