Question

【化学与技术】
请回答氯碱工业的有关问题：
（1）以前采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl₂会与NaOH接触，产物中肯定有NaClO，从而影响产品的纯度，能包含这一过程的总化学方程式为

 

；所以现代氯碱工业多采用隔膜法进行电解，即用隔膜将电解槽分隔成阳极区和阴极区，则从阴极区排出的是

 

．
（2）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）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下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过．

分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小：a%

 

b%（填＞，=或＜），
理由是：

 

．
（3）科研人员为减少火力发电厂对环境的污染，曾经考虑让火力发电厂和氯碱制造厂进行就近联合．请你判断该方案是否可行？

 

；理由是

 

：
A．发电厂的废气（SO₂）与氯碱厂的Cl₂或NaOH反应，减少了SO₂的排放
B．可产生多种化学原料
C．就近联合还能减少电力输送中的损耗
（4）将酸碱中和反应作为电池反应，可以设计出相应的电池．现将两个氢电极（以Pt 作为导电的惰性金属，以氢气作为参与电极反应的物质，可以是生成氢气，也可以是消耗氢气）分别置于酸性水溶液（ H⁺）和碱性水溶液（OH^-）中构成电池，使电池反应为酸碱中和反应．
①酸溶液中的氢电极A 和碱溶液中的氢电极B，为电池正极是

 

（填A 或B）；
②B极上发生的电极反应为：

 

．

Answer 1

分析：（1）根据电解氯化钠溶液的生成物有氯气、氢气和氢氧化钠，然后Cl₂和NaOH，产物是NaClO和氯化钠和水来书写总方程式；根据电解食盐水，与正极相连为阳极，氯离子放电，生成氯气，与电源负极相连为阴极，氢离子放电，生成氢气和NaOH；
（2）燃料电池通入的Y应为H₂，则电解池生成的X为Cl₂，结合原电池和电解池的工作原理解答；
（3）将发电厂产生的废气（SO₂）与氯碱厂的Cl₂或NaOH反应，减少了SO₂的排放，又可产生多种化学原料；
（4）根据原电池原理和题目信息可知，酸性溶液中氢离子得到电子形成氢气，为正极，碱性溶液中，氢气失去电子变成氢离子，为负极．

解答：解：（1）电解氯化钠溶液的生成物有氯气、氢气和氢氧化钠，方程式为：2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，Cl₂和NaOH，产物是NaClO和氯化钠和水，方程式为：2NaOH+Cl₂═NaClO+NaCl+H₂O，两式相加，能包含这一过程的总化学方程式为：NaCl+H₂O

电解  .

H₂↑+NaClO；电解食盐水，与正极相连为阳极，氯离子放电，生成氯气，与电源负极相连为阴极，氢离子放电，生成氢气和NaOH，则从阴极区排出的是氢气和NaOH，
故答案为：NaCl+H₂O

电解  .

H₂↑+NaClO；氢气和NaOH；
（2）在燃料电池中，氧气作正极，所以通入空气的极是正极，通入燃料的极是负极，即产生Y的极是阴极，所产生的是氢气，在X处产生的是氯气，氢氧燃料电池最后产生的是水，所以a%大于b%，
故答案为：＞；氢氧燃料电池最后产生的是水，溶液稀释；
（3）发电厂产生的废气（SO₂）与氯碱厂的Cl₂或NaOH反应：2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，SO₂+Cl₂+2H₂O=H₂SO₄+2HCl；减少了SO₂的排放，又可产生多种化学原料，如H₂SO₄、HCl等，
故答案为：可行；AB；
（4）由原电池原理和题目信息可知，酸性溶液中氢离子得到电子形成氢气，为正极，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑；碱性溶液中，氢气失去电子变成氢离子，为负极，电极反应为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案为：①A；②H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．

点评：本题及元素化合物的推断、化合物的性质、电化学等问题，题目具有较大难度，做题时注意把握推断的思路和电解原理是解题的关键．