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．Na2SO4 b．Na2SO3

c．熱空氣吹出 d．降低陽極區(qū)液面上方的氣壓

(3)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(jì))

Answer 1

【答案】2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH bcd 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 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)氯堿工業(yè)電解的總方程式為：2NaCl+2H2OC12↑+H2↑+2NaOH；

(2)電解結(jié)束后，能夠脫去陽極液游離氯的試劑或方法的選擇，考查氯氣的化學(xué)性質(zhì)，從氯氣的強(qiáng)氧化性和溫度、壓強(qiáng)與氣體溶解度的關(guān)系答題；

(3)①吸光度越高表明該體系中c(I2)越大，ClO-+2H++2I-=I2+Cl-+H2O，10min時，pH越低，c(H+)越大，反應(yīng)速率加快，c(I2)越高，吸光度越大；

②pH=4時，體系的吸光度很快達(dá)到最大值，之后快速下降是因?yàn)椋?/span>c(H+)較高，ClO-繼續(xù)將I2氧化為高價態(tài)含碘微粒，使c(I2)降低，吸光度下降；

③依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算。

(1)圖為氯堿工業(yè)基本原理圖，陽極產(chǎn)物為氯氣，陰極產(chǎn)物為燒堿和氫氣，電解的總方程式為：2 NaCl+2H2OC12↑+H2↑+2NaOH；

(2)a．Na2SO4與氯氣不反應(yīng)，故a不能脫去陽極液游離氯；

b．Na2SO3與氯氣反應(yīng)，Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4↓+2HCl，故b能脫去陽極液游離氯；

c．溫度升高氣體溶解度減小，熱空氣吹出，故c能脫去陽極液游離氯；

d．降低陽極區(qū)液面上方的氣壓，氣體溶解度減小，故d能脫去陽極液游離氯；

故答案為：bcd；

(3)①吸光度越高表明該體系中c(I2)越大，ClO+2H++2I=I2+Cl+H2O，10min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；

②pH=4時，體系的吸光度很快達(dá)到最大值，之后快速下降是因?yàn)椋?/span>c(H+)較高，ClO繼續(xù)將I2氧化為高價態(tài)含碘微粒，使c(I2)降低，吸光度下降；

③根據(jù)題意，為達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將1m3含c(I)為1.47mgL1的食鹽水進(jìn)行處理，發(fā)生反應(yīng)為ClO+2H++2I=I2+Cl+H2O，將溶液中c(I)調(diào)節(jié)最大為0.2 mgL-1，設(shè)理論上至少需要0.05molL1NaClO溶液的體積為VL，則參與反應(yīng)的碘離子的物質(zhì)的量=碘離子總物質(zhì)的量-剩余碘離子的物質(zhì)的量==mol，根據(jù)反應(yīng)方程式列式計(jì)算：

則，解得V=0.1L。