Question

【題目】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)。

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)的角度解釋ICl中碘元素的化合價為+1價的原因：________。

②NaIO3被氧化為NaIO4的化學(xué)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。通過測定體系的吸光度，可以檢測不同pH下I2的生成量隨時間的變化，如下圖所示。已知：吸光度越高表明該體系中c(I2)越大。

①結(jié)合化學(xué)用語解釋10 min時不同pH體系吸光度不同的原因：________。

②pH=4.0時，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≤0.2 mgL-1時對離子交換膜影響可忽略�，F(xiàn)將1m3含I-濃度為1.47 mgL-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0.05 molL-1 NaClO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)

Answer 1

【答案】2 NaCl + 2H2O C12↑ + H2↑+ 2NaOH bcd 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，故共用電子對偏離碘原子，使得碘元素顯+1價 Na++IO3—+ Cl2 + H2O=== NaIO4↓+ 2H++2Cl— ClO- + 2H+ + 2I-=== I2 + Cl- + H2O10 min時pH越低，c(H+)越大，反應(yīng)速率加快(或ClO-氧化性增強(qiáng))，c(I2)越高，吸光度越大。 c(H+)較高，ClO-繼續(xù)將I2 氧化為高價含碘微粒，c(I2)降低，吸光度下降 0.1

【解析】

（1）電解時，陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，兩極合并為電解池總反應(yīng)。

（2）a. Na2SO4與游離氯不反應(yīng)，不能除去陽極液中游離氯；

b. Na2SO3有還原性，游離氯有強(qiáng)氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則Na2SO3有可以除去陽極液中游離氯；

c.海水中提取溴用到“空氣吹出法”將游離態(tài)的溴吹出，則除去陽極液中游離氯也可采取此方法；

d.由于氣體的溶解度隨壓強(qiáng)的減小而減小，則降低陽極區(qū)液面上方的氣壓，游離氯的溶解度減小從液體中逸出，可除去陽極液中游離氯。

（3）①本小題考查的是對共價鍵的理解，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，故共用電子對偏離碘原子，使得碘元素顯+1價。

②氧化還原反應(yīng)中，物質(zhì)中元素化合價升高失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該物質(zhì)作還原劑，生成的產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物，物質(zhì)中元素化合價降低得電子發(fā)生還原反應(yīng)，該物質(zhì)做氧化劑，生成的產(chǎn)物為還原產(chǎn)物，由此找出反應(yīng)物和生成物，在根據(jù)得失電子守恒配平氧化還原反應(yīng)。

（4）①本小題涉及速率的影響因素，增大反應(yīng)物的濃度速率加快，則c(H+)越大，反應(yīng)速率加快(或ClO-氧化性增強(qiáng))，c(I2)越高，吸光度越大。

②c(H+)較高，ClO-繼續(xù)將I2 氧化為高價含碘微粒，c(I2)降低，吸光度下降。

③本小題涉及物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度在氧化還原反應(yīng)中的計算。

（1）電解飽和食鹽水時，氯離子在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，水電離的氫離子在陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氯氣，則電解的化學(xué)方程式為2NaCl +2H2O C12↑+ H2↑+2NaOH。本小題答案為：2NaCl +2H2O C12↑+ H2↑+2NaOH。

（2）a. Na2SO4與游離氯不反應(yīng)，不能除去陽極液中游離氯，故a不符合題意；

b. Na2SO3有還原性，游離氯有強(qiáng)氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則Na2SO3有可以除去陽極液中游離氯，故b符合題意；

c.海水中提取溴用到“空氣吹出法”將游離態(tài)的溴吹出，則除去陽極液中游離氯也可采取此方法，故c符合題意；

d.由于氣體的溶解度隨壓強(qiáng)的減小而減小，則降低陽極區(qū)液面上方的氣壓，游離氯的溶解度減小從液體中逸出，可除去陽極液中游離氯，故d符合題意。答案選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，故共用電子對偏離碘原子，使得碘元素顯+1價。本小題答案為：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，故共用電子對偏離碘原子，使得碘元素顯+1價。

②NaIO3中I元素失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價由+5價升高到+7價生成NaIO4，Cl2中氯元素得電子發(fā)生還原反應(yīng)，化合價由0價降低到-1價生成Cl-，離子方程式為Na++IO3—+ Cl2 + H2O=== NaIO4↓+ 2H++2Cl—。本小題答案為：Na++IO3—+ Cl2 + H2O=== NaIO4↓+ 2H++2Cl—。

（4）①ClO- + 2H+ + 2I-=== I2 + Cl- + H2O 10 min時pH越低，c(H+)越大，反應(yīng)速率加快(或ClO-氧化性增強(qiáng))，c(I2)越高，吸光度越大。本小題答案為：ClO- + 2H+ + 2I-=== I2 + Cl- + H2O 10 min時pH越低，c(H+)越大，反應(yīng)速率加快(或ClO-氧化性增強(qiáng))，c(I2)越高(1分)，吸光度越大。

②c(H+)較高，ClO-繼續(xù)將I2 氧化為高價含碘微粒，c(I2)降低，吸光度下降。本小題答案為：c(H+)較高，ClO-繼續(xù)將I2 氧化為高價含碘微粒，c(I2)降低，吸光度下降。

③研究表明食鹽水中I-含量≤0.2 mgL-1時對離子交換膜影響可忽略。即1m3食鹽水中I-的含量≤0.2 mgL-1×1m3×1000=0.2g時對離子交換膜影響可忽略，則1m3含I-濃度為1.47 mgL-1 的食鹽水需處理掉1.47 mgL-1×1m3-0.2g=1.27g的I-時對離子交換膜影響可忽略。1.27gI-的物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)反應(yīng)方程式ClO- + 2H+ + 2I-=== I2 + Cl- + H2O，需NaClO的物質(zhì)的量為0.005mol，則此NaClO的體積為0.005mol/0.05mol/L=0.1L。本小題答案為：0.1。