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题文
氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示.
(1)溶液A的溶质是______.
(2)电解饱和食盐水的离子方程式是______.
(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3.用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:______.
(4)电解所用的盐水需精制,去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)].精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池):
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是______.
②过程I中将NH4+转化为N2的离子方程式是______.
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小.过程II中除去的离子有______.
④经过程III处理,要求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L.若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L,则处理10m3盐水b,至多添加10%Na2SO3溶液______kg(溶液体积变化忽略不计).
题型:问答题难度:中档来源:不详
答案
(1)电解饱和食盐水时,阴极反应式为:2H2O-2e-═2OH-+H2↑,阳极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑,阴极产物为NaOH和H2,阳极产物是Cl2,据此可以确定溶液A的溶质是NaOH,故答案为:NaOH;
(2)根据阳极极和阴极的反应式可得电解反应的离子方程式是2Cl-+2H2O
通电
.
H2↑+Cl2↑+2OH-,故答案为:2Cl-+2H2O
通电
.
H2↑+Cl2↑+2OH-
(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3的作用是促使化学平衡Cl2+H2OHCl+HClO向左移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出,故答案为:Cl2与水的反应为Cl2+H2OHCl+HClO,增大HCl的浓度使平衡逆向移动.减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出;
(4)①根据粗盐水和淡盐水的化学成分,代入题给精制盐水的流程进行分析,可知过程I是将Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀除去,即盐泥a中除泥沙外,还含有的物质是Mg(OH)2
故答案为:Mg(OH)2
②将NH4+转化为N2的氧化剂是Cl2,对应的离子方程式是2NH4++3Cl2+8OH-═N2↑+6Cl-+8H2O,故答案为:2NH4++3Cl2+8OH-═N2↑+6Cl-+8H2O;
③过程II是利用沉淀溶解平衡原理,将溶液中的Ca2+和SO42-分别转化为CaCO3和BaSO4沉淀除去,故答案为:SO42-、Ca2+
④NaClO与Na2SO3溶液反应的化学方程式为:NaClO+Na2SO3NaCl+Na2SO4,若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L,则处理10m3盐水b时至少需要10%Na2SO3溶液
74.5g
74.5g•mol-1
×126g•mol-1×
100
10
=1.26kg
,若盐水c中剩余Na2SO3的含量为5mg/L,则还需添加10%Na2SO3溶液50g÷10%=0.5kg,因此至多添加10%Na2SO3溶液
的质量为1.26kg+0.5kg=1.76kg.故答案为:1.76.
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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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