Question

【題目】用惰性電極電解，陽離子交換膜法電解飽和食鹽水具有綜合能耗低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。生產(chǎn)流程如下圖所示：

(1)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為______；

(2)電解結(jié)束后，能夠脫去陽極液中游離氯的試劑或方法是_________(填字母序號(hào))。

a．Na2SO4b．Na2SO3 c．熱空氣吹出d．降低陽極區(qū)液面上方的氣壓

(3)食鹽水中的I-若進(jìn)入電解槽，可被電解產(chǎn)生的Cl2氧化為ICl，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為IO3-，IO3-可繼續(xù)被氧化為高碘酸根(IO4-)，與Na+結(jié)合生成溶解度較小的NaIO4沉積于陽離子交換膜上，影響膜的壽命。

①從原子結(jié)構(gòu)的角度判斷ICl中碘元素的化合價(jià)應(yīng)為________。

②NaIO3被氧化為NaIO4的離子方程式為_________；

(4)在酸性條件下加入NaClO溶液，可將食鹽水中的I-轉(zhuǎn)化為I2，再進(jìn)一步除去。通過測(cè)定體系的吸光度，可以檢測(cè)不同pH下I2的生成量隨時(shí)間的變化，如圖所示。已知：吸光度越高表明該體系中c(I2)越大。

用離子方程式解釋10min時(shí)不同pH體系吸光度不同的原因：______；

②pH=4.0時(shí)，體系的吸光度很快達(dá)到最大值，之后快速下降。吸光度快速下降的可能原因：______；

③研究表明食鹽水中I-含量≤0.2mgL-1時(shí)對(duì)離子交換膜影響可忽略。現(xiàn)將1m3含I-濃度為1.47mgL-1的食鹽水進(jìn)行處理，為達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，理論上至少需要0.05molL-1NaClO溶液___L。(已知NaClO的反應(yīng)產(chǎn)物為NaCl，溶液體積變化忽略不計(jì))

Answer 1

【答案】2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH bcd +1 Na++IO3-+Cl2+H2O═NaIO4↓+2H++2Cl- ClO-+2H++2I-═I2+Cl-+H2O c(H+)較高，ClO-將I2氧化為高價(jià)含碘微粒的速率較快，導(dǎo)致c(I2)快速降低，使得吸光度快速下降 0.01

【解析】

(1)電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氯氣和氫氣；

(2)陽極液中游離氯具有氧化性，可以和還原性物質(zhì)反應(yīng)，結(jié)合氣體的溶解度分析解答；

(3)①碘原子半徑大于氯原子半徑，得到電子能力不如氯原子強(qiáng)；②IO3-可繼續(xù)被氧化為高碘酸根(IO4-)，據(jù)此書寫反應(yīng)的離子方程式；

(4)①ClO-+2H++2I-═I2 +Cl-+H2O，c(I2)不同，吸光度不同，結(jié)合反應(yīng)速率分析；②結(jié)合①的分析解答；③食鹽水中I-含量≤0.2 mgL-1時(shí)對(duì)離子交換膜影響可忽略，計(jì)算出1m3含I-濃度為1.47 mgL-1 的食鹽水中需要處理的碘離子的物質(zhì)的量，再結(jié)合反應(yīng)的方程式分析解答。

(1)電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為：2 NaCl+2H2OC12↑+H2↑+2NaOH，故答案為：2 NaCl+2H2OC12↑+H2↑+2NaOH；

(2)a．Na2SO4 和氯氣不反應(yīng) ，不能脫去陽極液中游離氯，故a錯(cuò)誤；b．Na2SO3和氯氣反應(yīng)發(fā)生氧化還原反應(yīng) ，能脫去陽極液中游離氯，故b正確；c．用熱空氣吹出氯氣，能脫去陽極液中游離氯，故c正確；d．降低陽極區(qū)液面上方的氣壓，有利于氯氣逸出，能脫去陽極液中游離氯，故d正確；故答案為：bcd；

(3)①碘元素和氯元素處于同一主族(VIIA)，二者最外層電子數(shù)均為7，ICl中共用一對(duì)電子，由于碘原子半徑大于氯原子，碘原子得電子能力弱于氯原子，故共用電子對(duì)偏離碘原子，使得碘元素顯+1價(jià)，故答案為：+1；

②NaIO3被氧化為NaIO4的化學(xué)方程式為：NaIO3+Cl2+H2O═NaIO4↓+2HCl，離子方程式為Na++IO3-+Cl2+H2O═NaIO4↓+2H++2Cl-，故答案為：Na++IO3-+Cl2+H2O═NaIO4↓+2H++2Cl-；

(4)①由于吸光度與c(I2)相關(guān)，10 min時(shí)，ClO-+2H++2I-═I2 +Cl-+H2O，c(H+)越大，反應(yīng)速率加快，使得pH不同，c(I2)不同，吸光度不同，故答案為：ClO-+2H++2I-═I2 +Cl-+H2O；

②pH=4.0時(shí)，c(H+)較高，c(H+)越大，ClO-將I2 氧化為高價(jià)含碘微粒的速率越快，導(dǎo)致c(I2)快速降低，使得吸光度快速下降，故答案為：c(H+)較高，ClO-將I2 氧化為高價(jià)含碘微粒的速率越快，導(dǎo)致c(I2)快速降低，使得吸光度快速下降；

③食鹽水中I-含量≤0.2 mgL-1時(shí)對(duì)離子交換膜影響可忽略，因此1m3含I-濃度為1.47 mgL-1 的食鹽水中需要處理的碘離子的物質(zhì)的量為=0.01 mol，根據(jù)ClO-+2H++2I-═I2 +Cl-+H2O，可知n(ClO-)=0.005mol，理論上至少需要0.05molL-1 NaClO溶液體積==0.01L，故答案為：0.01。