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题文
工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.
请回答下列问题:
电解槽中部的阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室,它只允许______(填离子符号,下同)通过,而不允许______和气体通过.电解法制碱的主要原料饱和食盐水是由粗盐制得,其中含有泥沙及Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,因此必须精制.精制时所用试剂为①NaOH②Na2CO3③BaCl2④盐酸,这四种试剂的添加顺序为______ (填序号).
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.
①图中X、Y分别是______、______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小______;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:______;负极:______;
③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)______、______.
题型:问答题难度:中档来源:不详
答案
(1)阳离子交换膜只允许阳离子Na+通过,不允许阴离子Cl-、OH-通过,故答案为:Na+;Cl-、OH-
(2)先加过量的氯化钡除去硫酸根离子,然后用碳酸钠去除过量的钡离子,如果加反了,过量的钡离子就没法除去,至于加氢氧化钠除去镁离子顺序不受限制,因为过量的氢氧化钠加盐酸就可以调节了,只要将三种离子除完了,过滤,最后加盐酸除去过量的氢氧根离子、碳酸根离子,故答案为:③②①④或①③②④;
(3)①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%小于b%,故答案为:Cl2;H2;a%小于b%;
②燃料电池的工作原理:负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应,即O2+4e-+2H2O=4OH-,正极是氧气发生得电子得还原反应,即H2-2e-+2OH-=2H2O,故答案为:O2+4e-+2H2O=4OH-;H2-2e-+2OH-=2H2O;
③燃料电池能将化学能转化为电能,所以燃料电池可以补充电解池消耗的电能,此外还可以提高产出碱液的浓度,降低能耗,故答案为: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).
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氯碱工业
考点名称:氯碱工业
  • 氯碱工业:

    1.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示:

    电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有泥沙,精制食盐水时经常进行以下措施
    (1)过滤海水  
    (2)加入过量氢氧化钠,去除钙、镁离子,过滤 Ca2++2OH-=Ca(OH)2(微溶) Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓   
    (3)加入过量氯化钡,去除硫酸根离子,过滤 Ba2++SO42-=BaSO4↓   
    (4)加入过量碳酸钠,去除钙离子、过量钡离子,过滤 Ca2++CO32-=CaCO3↓  Ba2++CO32-=BaCO3↓   
    (5)加入适量盐酸,去除过量碳酸根离子 2H++CO32-=CO2↑+H2O   
    (6)加热驱除二氧化碳  
    (7)送入离子交换塔,进一步去除钙、镁离子  
    (8)电解 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 离子交换膜法制碱技术,具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点,是氯碱工业发展的方向。
    2.以氯碱工业为基础的化工生产
    NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料,可以进一步加工成多种化工产品,广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。
    由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜。阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。  
    2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O  H2O+Cl2=HCl+HClO  H2+Cl2=2HCl  2NaOH+CO2=Na2CO3(苏打)+H2O  NaOH+CO2=NaHCO3(小苏打)
    随着人们环境保护意识的增强,对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。
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