Question

請回答氯堿工業中的如下問題：
(1)氯氣、燒堿是電解食鹽水時按照固定的比率k(質量比)生成的產品。理論上k＝       (要求寫出計算表達式和結果)；
(2)原料粗鹽中常含有泥沙和Ca^2＋、Mg^2＋、Fe^3＋、SO等雜質，必須精制后才能供電解使用。精制時，粗鹽溶于水過濾后，還要加入的試劑分別為①Na₂CO₃、②HCl(鹽酸)、③BaCl₂，這3種試劑添加的合理順序是       (填序號)；
(3)氯堿工業是高耗能產業，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(電)能30%以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

①圖中X、Y分別是       、       (填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉質量分數a%與b%的大小                                   ；
②分別寫出燃料電池B中正極、負極上發生的電極反應，正極：       ；負極：       ；
③這樣設計的主要節(電)能之處在于(寫出2處)       、       。

Answer 1

(1)k＝M_r(Cl₂)/2M_r(NaOH)＝71/80＝1∶1.13或0.89
(2)③①②
(3)①Cl₂ H₂ a%<b%
②O₂＋4e^－＋2H₂O=4OH^－   H₂－2e^－＋2OH^－=2H₂O
③燃料電池可以補充電解池消耗的電能 提高產出堿液的濃度，降低能耗(其他合理答案也可)

(1)據化學方程式2NaCl＋2H₂O2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑即可計算出k值．
(2)把Na₂CO₃放在BaCl₂之后，以除去過量的Ba^2＋；把鹽酸放在NO₂CO₃之后，以除去過量的CO₃^2-。
(3)判斷出二極是解答二池問題的前提：燃料電池中通空氣(氧化劑)的一極應為正極，所以：①Y(通入負極，還原劑)必為H₂，繼而H₂產生于電解池的陰極，可推出產生于電解池陽極的X必為Cl₂；a% NaOH進入燃料電池，出來后的濃度變化可用二種方法判斷：[方法一]從Na^＋的移動方向來定：Na^＋向陰極(即正極)移動，所以正極b% NaOH濃度增大，負極流出的NaOH變稀；[方法二]從水、OH^－的量變來定：負極H₂－2e^－＋2OH^－=2H₂O，水增多、OH^－減少，變稀；正極O₂＋4e^－＋2H₂O=4OH^－，水減少、OH^－增多，所以正極增濃，即a<b。