【化学—选修2:化学与技术】(15分)请回答氯碱工业的如下问题:(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_______(要
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【化学—选修2:化学与技术】(15分) 请回答氯碱工业的如下问题: (1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_______(要求计算表达式和结果); (2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,必须精制后才能供电解使用。精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是______________(填序号) (3)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)____________、____________。 |
答案
(15分)(1)k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89(2分) (2)③①②(2分) (3)①Cl2(1分) a%小于b% (2分) ②O2+4e-+2H2O=4OH- (2分) H2-2e-+2OH-=2H2O (2分) ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能(2分));提高产出碱液的浓度(2分;降低能耗(其他合理答案也给分) |
解析
(1)惰性电极电解饱和食盐水的方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2, ↑,根据方程式可知氯气和氢氧化钠的物质的量之比是1︰2,所以质量之比是)k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=0.89。 (2)由于除去SO42-时要加入过量的氯化钡溶液,而过量的氯化钡需要碳酸钠除去,所以正确的操作顺序是③①②。 (3)①由于在燃料电池中失去电子的是氢气,所以Y是氢气,则X就是氯气。由于燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过,而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-,所以反应后氢氧化钠的浓度升高,即a%小于b%。 ②负极是氢气失去电子,正极氧气得到电子,所以电极反应式分别为H2-2e-+2OH-=2H2O 、O2+4e-+2H2O=4OH- 。 ③根据装置特点及反应过程可知,这样设计的优点是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;降低能耗等。 |
举一反三
从海水中提取溴(Br)的主要反应为:2Br-+Cl2=2Cl-+Br2,下列说法正确的是A.溴离子具有氧化性 | B.溴离子的还原性比氯离子弱 | C.该反应属于复分解反应 | D.氯气的氧化性比溴单质强 |
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合理开发和利用海水资源是世界各国研究的课题。下列对于海水利用的认识错误的是A.海水中蕴藏有丰富的资源,人类可以大量开发,以弥补资源的短缺 | B.海水可以成为廉价的资源基地,但要合理开发,综合利用 | C.可以用太阳能电解海水以获取氢能源 | D.人类在利用海水时要兼顾海洋生物和海洋生态平衡 |
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(6分)目前世界上60%的镁是从海水提取的。海水提镁的主要流程如下:
请回答下列问题: (1)从离子反应的角度思考,在海水中加入石灰乳的作用是 ,写出在沉淀池的离子方程式 。 (2)石灰乳是生石灰与水形成的化合物,从充分利用海洋化学资源,提高经济效益的角度,生产生石灰的主要原料来源于海洋中的 。 (3)操作A是 ,操作B是 。 (4)加入的足量试剂a是 (填化学式)。 |
(16分)NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可由电镀废渣(除含镍外,还含有:Cu、Zn、Fe、Cr等杂质)为原料获得。操作步骤如下:
(1)加Na2S的目的是除去铜、锌等杂质,请写出除去Cu2+的离子方程式__________ __________ (2) 加6%的H2O2时,温度不能过高,其目的是: _____ ________ 。 (3) 除铁方法:用H2O2充分氧化后,再用NaOH控制pH值2~4范围内生成氢氧化铁沉淀。在上述方法中,氧化剂可用NaClO3代替,请写出用氯酸钠氧化Fe2+的离子方程式为:______________________________________________________ (4)上述流程中滤液Ⅲ的主要成分是: 。 (5)操作Ⅰ包括以下过程:过滤,用 (填试剂化学式)溶解,蒸发浓缩,冷却结晶,洗涤获得产品。 |
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