Question

氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：

（1)写出电解饱和食盐水的离子方程式              。

（2)离子交换膜的作用为 ：            、              。

（3)精制饱和食盐水从图中__________位置补充，氢氧化钠溶液从图中          位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）

（4)KClO₃可以和草酸（H₂C₂O₄)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO₂，还生成CO₂和KHSO₄等物质。写出该反应的化学方程式                            。

（5)室温下，0.1mol/LNaClO溶液的pH             0.1 mol/LNa₂SO₃溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等于”）

（6)浓度均为0．1mol/L的N₂SO₃和Na₂CO₃的混合溶液中，SO₃^2-、CO₃^2-、HSO₃^-、HCO₃^-浓度从大到小的顺序为                         。

（7）联氨（又称肼，N₂H₄,无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：

①联氨分子的电子式为              。

②实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为                 。

Answer

（1）2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－

（2）阻止OH-进入阳极室，与Cl2发生副反应：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

（3）a；d；

（4）2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O

（5）大于；（6）c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3–)>c(HSO3–)。

（7）①②2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O

【解析】

试题分析：（1）电解饱和食盐水时，溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出，使附近的水溶液显碱性，溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子，发生氧化反应。产生Cl2。反应的离子方程式是2Cl－＋2H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－。

（2）图中的离子交换膜只允许阳离子通，是阳离子交换膜，可以允许阳离子通过，不能使阴离子通过，这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室，与氯气发生反应，阻止Cl-进入阴极室，使在阴极区产生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。

（4）KClO3有氧化性，H2C2O4有还原性，在酸性条件下KClO3可以和草酸（H2C2O4）生成高效的消毒杀菌剂ClO2，还生成CO2和KHSO4等物质。则根据电子守恒及原子守恒，可得该反应的化学方程式是：2KClO3+ H2C2O4+ 2H2SO4= 2ClO2↑+2CO2↑+2KHSO4+2H2O；

（5）NaClO、Na2SO3都是强碱弱酸盐，弱酸根离子发生水解反应，消耗水电离产生的H+，破坏了水的电离平衡，当最终达到平衡时，溶液中c(OH-)>c(H+)，所以溶液显碱性。形成盐的酸越弱，盐水解程度就越大。消耗的离子浓度越大，当溶液达到平衡时，剩余的离子浓度就越小。由于H2SO3的酸性强于HClO，因此溶液的pH: NaClO> Na2SO3。

（6）由于电离程度：H2SO3> H2CO3>HSO3->HCO3-，浓度均为0.1 mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，水解程度：CO32–>SO32–，所以离子浓度：SO32–>CO32–；水解产生的离子浓度：HCO3- > HSO3-。但是盐水解程度总的来说很小，主要以盐电离产生的离子存在。所以在该溶液中SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3– 浓度从大到小的顺序为c(SO32–)>c(CO32–)>c(HCO3–)>c(HSO3–)。

（7）①根据氨气的电子式可判断肼的电子式为；②次氯酸钠的还原产物是氯化钠，同时还有水生成，反应的方程式为2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O。

【考点定位】考查电解原理的应用、氧化还原反应方程式的书写、离子浓度大小比较。

【名师点睛】氧化还原反应、电解原理、弱电解质的电离平衡理论、盐的水解、离子浓度大小比较是中学化学中的重要知识和理论，要掌握其反应原理、规律、方法、比较依据，再结合实际情况，进行正确的判断，得到相应的答案。明确电解原理、盐类水解的特点是解答的关键，注意交换膜作用的理解。在进行有关氧化还原反应方程式书写，注意电子得失守恒的灵活应用。