Question

4．氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品．如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過．完成下列填空：
（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（2）溶液A的溶質(zhì)是NaOH．
（3）電解時(shí)用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3．用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用Cl₂與水反應(yīng)：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng)，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出．
（4）KClO₃可以和草酸（H₂C₂O₄）、硫酸反應(yīng)生成高效的消毒殺菌劑ClO₂，還生成CO₂和KHSO₄等物質(zhì)．寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O．
（5）已知：
H₂SO₃ Ka₁=1.54×10^-2 Ka₂=1.02×10^-7
HClO  Ka=2.95×10^-8
H₂CO₃ Ka₁=4.3×10^-7 Ka₂=5.6×10^-11
室溫下，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH．（選填“大于”、“小于”或“等于”）．濃度均為0.1mol/L 的Na₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-濃度從大到小的順序?yàn)閏（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．

Answer 1

分析 根據(jù)圖知，電解飽和食鹽水時(shí)，右邊電極上生成氫氣，則溶液中水得電子生成氫氣同時(shí)生成NaOH，所以A為NaOH；
（1）用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子；
（2）A為NaOH；
（3）氯氣溶于水生成鹽酸，氯氣和水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，則鹽酸能抑制氯氣溶解；
（4）根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式；
（5）酸的電離平衡常數(shù)越大，則其相對(duì)應(yīng)的酸根離子水解程度越小，相同濃度的鈉鹽溶液pH越�。�

解答 解：根據(jù)圖知，電解飽和食鹽水時(shí)，右邊電極上生成氫氣，則溶液中水得電子生成氫氣同時(shí)生成NaOH，所以A為NaOH；
（1）用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上氯離子放電生成氯氣、陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電池反應(yīng)式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（2）通過以上分析知，A為NaOH，故答案為：NaOH；
（3）氯氣溶于水生成鹽酸，氯氣和水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，則鹽酸能抑制氯氣溶解，有利于氯氣的逸出，故答案為：Cl₂與水反應(yīng)：Cl₂+H₂O?HCl+HClO，增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng)，減少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出；
（4）根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O，故答案為：2KClO₃+H₂C₂O₄+2H₂SO₄=2ClO₂↑+2CO₂↑+2KHSO₄+2H₂O；
（5）酸的電離平衡常數(shù)越大，則其相對(duì)應(yīng)的酸根離子水解程度越小，相同濃度的鈉鹽溶液pH越小，
根據(jù)電離平衡常數(shù)知，酸性H₂SO₃＞H₂CO₃＞HSO₃^-＞HClO＞HCO₃^-，則酸根離子水解程度CO₃^2-＞ClO^-＞SO₃^2-＞HCO₃^-＞HSO₃^-，.1mol/L NaClO溶液的pH＞0.1mol/L Na₂SO₃溶液的pH，酸根離子水解程度越大，則溶液中該酸根離子濃度越小，所以離子濃度大小順序是c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-），
故答案為：大于；c（SO₃^2-）＞c（CO₃^2-）＞c（HCO₃^-）＞c（HSO₃^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理，為高頻考點(diǎn)，涉及電解、離子濃度大小比較、氧化還原反應(yīng)、可逆反應(yīng)等知識(shí)點(diǎn)，明確化學(xué)反應(yīng)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，知道電離平衡常數(shù)大小與酸的酸性強(qiáng)弱、酸根離子水解程度相對(duì)大小關(guān)系，題目難度不大．