例析双氧水和臭氧的性质

状况下)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质24 量为( ) A. 0.02g B. 8.51g C. 8.26g D .7.04g [解析]:因两金属均为+2价金属，可推知每摩尔金属还原HNO的2molNO。所以，两种金属的总32-1的物质的量(4480+336×2)ml/44800ml?mol=0.115mol,两种氧化物总质量可用金属离子质量加氢 -1氧根离子质量来计算:4.6g+0.115mol×2×17g?mol=8.51g 答案:B “海水淡化与现代水处理技术”例题解析 [例1] (2004年广东卷第20题)海水的综合利用可以制备金属镁，其如下图所示: (1)若在空气中加热MgCl?6HO，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程 22 式 。 用电解法制取金属镁时，需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl?6HO时，能得到22无水MgCl，其原因是 。 2 (2)Mg(OH)沉淀中混有的Ca(OH)应怎样除去,写出实验步骤。 22 。 (3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中，在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到 玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的; 。 溶解时: 过滤时: 。 蒸发时: 。 [解析]本题以海水制取金属镁为载体，较全面地考查了化学基本概念、基本原理、元素化合物和化学实验的基础知识，考查了学生的推理能力和实验基本操作能力。 第(1)问根据提示的产物即可写出有关化学方程式: ? ? MgCl?6HO Mg(OH)Cl+HCl?+5HO?、MgCl?6HO MgO+HCl?+5HO?或 222222? Mg(OH)Cl MgO+HCl?。从前面的反应方程式可知，空气中加热无法得到无水氯化镁。要得到无水氯化镁，必须防止其水解。根据氯化镁水解显酸性，干燥的HCl气流可以抑制MgCl水2解，同时能带走MgCl?6HO受热产生的水气。 22 第(2)问考查了除杂的基本操作:粗略看都为碱，无法通过反应除去Ca(OH)，仔细分析两种2物质的性质差异，发现Mg(OH)难溶而Ca(OH)微溶。利用这一性质差别，可以加入MgCl溶液，222充分搅拌后过滤，沉淀用水洗涤即可除杂。 第(3)问考查了玻璃棒在溶解、过滤、蒸发过程中的使用目的，属基本操作能力考查:溶解时能加速溶解;过滤时能防止外洒;蒸发时能防止液滴或晶体飞溅。 答案: ? (1)MgCl?6HO Mg(OH)Cl+HCl?+5HO? MgCl?6HO MgO+HCl?+5HO? 222222? 或Mg(OH)Cl MgO+HCl? 在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl水解，且带走2MgCl?6HO受热产生的水气，故能得到无水MgCl。 222 (2)加入MgCl溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤。 2 (3)搅拌，加速溶解;使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒;搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅。 [例2] (96,上海).六价铬对人体有毒,含铬废水要经化学处理后才能排放,方法是用绿矾(FeSO?7HO)把废水中的六价铬还原为三价铬离子,再加入过量的石灰水,使铬离子转变为42 氢氧化铬Cr(OH)沉淀.其主要反应的化学方程式如下: 3 HCrO+6FeSO+6HSO=3Fe(SO)+Cr(SO)+7HO 2274242432432 4现用上法处理1×10L含铬(+6价)78毫克/升的废水(Cr相对原子质量52),试回答: (1)处理后,沉淀物中除Cr(OH)外,还有 、 (用化学式表示)。 3 (2)需用绿矾多少千克? [解析] 本题以废水处理与净化为背景,考查化学基本知识和基本技能:离子方程式的判断和书写;根据化学关系式进行有关计算. (1)除了生成Fe(OH)3外,还要考虑CaSO的溶解度较小,沉淀物会有4 CaSO。(2)由反应方程式可得关系式: Cr ————3 FeSO?7HO，可得:绿矾的质量为:12.51442 千克。 与发生氧化还原反应生成及。再加入后、均转化为、。又与大量的形成沉淀。 答案:(1)， (2)废水中含铬的物质的量需要绿矾的 质量为即12.51kg。 3+2+3+2+[例3] 某化工厂排放的污水中含有Al、Hg、Fe、Cu四种离子，甲、乙、丙三位同学设计从污水中回收铜的如下: (1)以上实验方法能否得到铜(填“能”或“不能”)。 甲_____________，乙_____________，丙_____________。 (2)在制得铜的方案中会导致环境污染的一步操作是_______，其原因是________。 (3)在可制得铜的方案中，主要的离子方程式为:_______________。 Fe(OH)Mg(OH)Cu(OH)322[解析](1)甲同学的方案中，加入NaOH所得沉淀至少含、、三种沉淀，加热得到MgO、FeO、CuO等，故通氢后不可能得纯铜。乙同学的方案。步骤?所得23 滤渣有Hg、Fe、Cu三种物质，?中除去Fe，?中加热可除去Hg，同时得CuO，最后可得Cu。丙同学的操作?所得滤渣为Fe、Cu、Hg，虽加热时可除去Hg，但Fe没除去，最后不可能得到纯铜。(2)由(2)的分析知，在步骤?加热得CuO的同时，可生成汞蒸气会污染环境，可连接一个冷凝 3+2+2+2+2+2+液化装置回收汞。(3)步骤?发生的反应为Fe+2Fe=3Fe;Fe+Cu=Fe+Cu;Fe+Hg=Hg+Fe +2+步骤?中的反应为Fe+2H=Fe+H?。 2 答案: (1)不能 能 不能 (2)? 加热时可生成汞蒸气会污染环境(应装一个“冷凝液化”回收装置) 3+2+2+2+(3)Fe+2Fe=3Fe Fe+Cu=Fe+Cu 2+2++2+Fe+Hg=Hg+Fe Fe+2H=Fe+H? 2 [例4](2000，上海).我国规定饮用水质量标准必须符合下列要求: PH值 6.5-8.5 2+2+Ca,Mg总浓度 <0.0045mol/L 细菌总数 <100个/mL 以下是源水处理成自来水的工艺流程示意图 加入石灰曝气池 一级沉降池 二级沉降,,,,,源水? 加入凝聚剂,通入CO 2池 通入气体A过滤池 自来水 ,,,,, ? ,2+2+-(1) 源水中含Ca、Mg、、Cl等，加入石灰后生成Ca(OH),进而发生若干复分解反HCO23 应，写出其中一个离子方程式_____________ (2) 凝聚剂除去悬浮固体颗粒的过程__________(填写编号，多选倒扣) ?只有物理过程 ?只是化学过程 ?是物理和化学过程 FeSO?7HO常用的凝聚剂，它在水中最终生成___________沉淀。 42 (3) 通入二氧化碳的目的是_________________和_____________。 (4) 气体A的作用是__________。这种作用是基于气体A和水反应的产物具有___________性。 (5) 下列物质中，______________可以作为气体A的代用品。(填写编号，多选倒扣) ?Ca(ClO) ?NH(液) ?KFeO ?SO23242 [解析]这是一道考查学生运用所学的知识解决实际污水处理的题目。 ---2-(1)HCO+ OH === CO + HO Mg + 2OH== Mg(OH)? 3 322 2+-Ca + HCO +OH- == CaCO?+ HO 33 2 (2)?; 胶状Fe(OH) 3 2+(3)除去Ca 调节PH (4)杀菌消毒 ; 强氧化 (5)? ? [例5](1)在新生代的海水里有一种铁细菌，它们摄取海水中的亚铁离子，把它转变成它们的皮鞘 (可以用FeO来表示其中的铁)，后来便沉积下来形成铁矿;这个用酶作催化剂的反应的另一个反23 应物是CO，它在反应后转变成有机物，可用甲醛来表示，试写出离子方程式，并配平。 2 (2)地球化学家用实验证实，金矿常与磁铁矿共生的原因是:在高温高压的水溶液(即所谓“热 ,2+液”)里，金的存在形式是[AuS]络离子，在溶液接近中性时，它遇到Fe离子会发生反应，同时沉 淀出磁铁矿和金矿，试写出离子方程式，并配平。 2+[解析] 由题供信息可知，反应物是Fe和CO，产物是FeO和甲醛。依据电子得失相等可得:2232+,Fe+CO+,FeO+HCHO。 223 又根据电荷平衡，可从酸性、碱性两个角度考虑得: ,2+4Fe+8OH+CO=2FeO+HCHO+3HO(1) 22322++ 4Fe+5HO+CO=2FeO+HCHO+8H(2) 2223 由于题给信息表明反应是在接近中性的海水中进行，因此(2)式正确。 由题中第二段提供的信息可知: ,2+,[AuS]+Fe FeO+Au 34,,+2 在这里,2价硫并未发生氧化还原变化，可看成:[AuS] Au+S? 2,+c(S)根据平衡移动原理，Au得电子生成Au后，平衡向增大的方向移动，同样由于反应在接近中性的条件下进行，故有: ,,2++2 2[AuS]+3Fe+4HO=FeO+2Au+8H+2S? 234,+2结合?和?，反应后生成的H多于S的两倍，应考虑HS的生成。 2 答案: 2++(1)4Fe+CO+5HO=2FeO+HCHO+8H; 2223,2++(2)2[AuS]+3Fe+4HO=FeO+2Au+2HS?+4H。 2342 《氯碱生产的核心技术—电解》解读及经典试题解析 杨关敬 氯碱工业生产过程，实际上既是电解氯化钠水溶液的过程。在氯化钠水溶液中，NaCl是强电解 ++++质，水是弱电解质，在氯化钠水溶液中存在四种离子:阳离子:Na、H(少量)，氧化性:H > Na。 ————氢离子易失去电子，生成氢气。阴离子:Cl、OH。还原性:Cl > OH。氯离子易失去电子，生 ——+ — 成氯气。相应的电极反应为:阳极反应:2Cl—2e =Cl?阴极反应:2H+ 2e=H? 22因此在阳极产生氯气，在阴极生成氢气与氢氧化钠。总的电极反应方程式为:2NaCl + 2HO 22NaOH + Cl?+ H?可以总结出氯碱工业的化学原理:2NaCl + 2HO 2NaOH + Cl?+ H?， 22222 氯气可以与碱反应，氢气与氯气混合是一件 很危险的事情。这都是在氯碱工业中应避免的问题， 因此工业上采取的方法是利用离子交换法制烧碱， 具体装置如图: +通电时，水在阴极表面放电生成H，Na穿2 过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含 —有NaOH;Cl则在阳极表面放电生成Cl。电解后2 的淡盐水从阳极导出。 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下所示: -+为什么电解氯化钠水溶液是Cl和H被电解出来，其他离子不能，因为用惰性电极电解时， +2++2+2+2+2+3+2++2++，H，Pb，Sn，Fe，Zn，Al，Mg，Na，Ca，K(和金各阳离子的放电顺序:Ag，Cu 2-----属活动顺序刚好相反);阴离子的放电顺序:S，I，Br，Cl，OH，含氧酸根离子。 例1:(2004年全国理综)电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个A 电解池， 装有电解液a;X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。 请回答以下问题: (1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同 Y X 时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 ?电解池中X极上的电极反应式为 。在X极附近观察到的现象a 是 。 ?Y电极上的电极反应式为 ，检验该电极反应产物的方法是 。 (2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO溶液，则 4 ?X电极的材料是 ，电极反应式是 。 ?Y电极的材料是 ，电极反应式是 。 (说明:杂质发生的电极反应不必写出) 解析:依照2004年考纲的要求，让学生回归教材，关注化学主干知识，引导学生自编知识网络，把知识转化为能力。考查电解原理在氯碱工业和铜的电解精炼中的应用，让学生写出电极反应式，这些式子在教材中都是现成的，但在2004年高考中，有很多学生写错或不会写，得分率不高，就说明复习备考中，忽略了“双基”，没有很好的回归教材，对这种复习的误区，因此我们平时一定要注意“双基”训练，要避免这种情况发生，这也是新课程标准的基本要求。 +-?根据图形，可以判断:X为阴极，H在X极得到电子，生成氢气;Y为阳极，Cl在Y极失去 电子，生成氯气。 ?是对电解运用于电镀的基本考察。 - +2H + 2e = H 答案:???放出气体，溶液变红。2- - 2Cl - 2e = Cl Y ??把湿润的碘化钾淀粉试纸放在电极附近，试纸变蓝色。2 2+- - 2+??纯铜 Cu + 2e = Cu ?粗铜Cu - 2e = Cu 例2:(2004江苏)下列反应的离子方程式书写正确的是 ( ) —3+ A(硫酸铝溶液中加入过量氨水 Al+30H??Al(OH)? 3 ——电解 B(电解饱和食盐水 2Cl+2HO H?+C1?+20H 222 +2+ C(碳酸钙与盐酸反应 CaCO+2H?Ca+CO? +HO 3222++3+ D(硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液 Fe+2H+HO??Fe+2HO 222解析:把电解氯化钠溶液的化学反应写成离子形式与其他粒子方程式写在一起，运用判断离子方程式正误的方法、电荷守恒和质量守恒来判断，A中氨水要写化学式，D中电荷不守恒 答案:BC 例3:(2004上海)下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是 ( D) +解析:本题是工业电解食盐水的简易装置，H在阴极得到电子，生成氢气，用向下的排气法收 -集然后检验，溶液变红;Cl在阳极失去电子，生成黄绿色氯气，酚酞变色后又被漂白，尾气用 氢氧化钠吸收。 答案:D 例4 :(2004年重庆理综)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相 溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下 端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源， 阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停 止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层， 下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答: (1)阳极上的电极反应式为_____________________。 (2)阴极上的电极反应式为_____________________。 (3)原上层液体是_____________________________。 ______________________________。 (4)原下层液体是 (5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是________ 。 (6)要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_____________________________， 现象是_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 解析:运用电解原理可以知道在阳极周围生成碘单质，从而可以证明原来溶液中含有碘离子;在阴极上有氢气产生，所以上层为KI或者NaI溶液，下层液体密度大于水的密度，与水不互溶，并且碘单质在下层溶液中的溶解度远远大于水中的，碘单质能被下层液体从水中萃取出来，所以为四氯化碳或者氯仿，用焰色反应来确定阳离子是哪一种，若为黄色火焰，就是碘化钠。 ,,，,I,2eH，2e(1)2, I (2)2,H?(3)KI(或NaI等)水溶液 2 2 (4)CCl(或CHCl等) 43 (5)I在CCl中的溶解度大于在水中溶解度，所以绝大部分I都转移到CCl中 2424(6)焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色(其它合理答案同样给分。例如，若?中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色。 例5 :工业上用立式隔膜电解槽电解饱和食盐水制取氯气和烧碱时，要 用石棉绒隔开阴、阳两极。现在将用如右图所示的装置电解饱和食盐水。烧 杯中的搅拌子在搅拌器的作用下可以不断地旋转搅拌溶液，使其充分混合。 当用石墨棒为阳极，铁棒为阴极进行电解时: (1)开动电磁搅拌器前的电解反应方程式是 ，若共 收集标准状况下的气体 22.4 L，则另一种产品的物质的量为 mol。 (2)开动电磁搅拌器后，阴极电极反应是 ，阳极电极反应是 。 (3)搅拌后，溶液中发生反应的离子方程式是 。 (4)电解总反应方程式是 。 +-解析:惰性电极碳棒作为阳极，铁棒作为阴极。H在阴极的到电子，生成氢气;Cl在阳极失去 电子，生成氯气。 【答案】(1)2NaCl + 2HO = H?+ Cl? + 2NaOH;1。 222+- (2) 阴极反应:2H， 2e = H? 2-- 阳极反应:2Cl - 2e , Cl? 2-- - (3)2OH + Cl , Cl+ ClO + HO 22 (4)NaCl + HO = H? + NaClO 22 例6:下图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物: 物质A跟B反应生成物质E、F和G;物质C跟D反应生成物质I，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上所示。请填写下列空白: (1)物质H的分子式是 。 (2)反应?的化学方程式是 。 (3)反应?的化学方程式(须注明反应条件)是 。 解析:这是一典型的推断题，从电解饱和食盐水电解产物可知，A、B、C应该是Cl、H、NaOH22溶液，结合A和B反应生成物有三种，B和C反应产物只有一种、是个化合反应，所以，B是Cl、A是NaOH、2C是H ,接下来就一目了然了～ 2 【答案】(l)HCl (2)Cl，2NaOH,NaCl，NaClO，HO 22高温高压 2NH (3)N + 3H223 催化剂 空气资源、海水资源例题解析 空气中的各种气体和海水资源中的丰富元素在工业生产中有着广泛的应用。如:合成氨技术,海水提镁,氯碱工业等等。但工业生产除了理论知识还涉及实际生产中的许多问题,比如原料来源,反应速率,原料价格,是否污染环境等。 【例1】 联合国气候变化框架公约《京都议定书》要求发达国家限定二氧化碳等温室气体的排放 量,以控制日趋严重的温室效应。请回答下列问题: ?绿色植物通过 吸收二氧化碳,然后将产生的氧气释放到大气中。 ?科学家采取“组合转化”技术,将二氧化碳和氢气按一定比例混合，在一定条件下反应(反应方程式如下)，生成一种重要的化工原料和水。请在括号中填写该化工原料的化学式。 CO + H=== 1( ) + 4HO 22 2 ?为了减缓大气中二氧化碳含量的增加,以下建议可行的是(填序号) ? 开发太阳能、水能、风能、地热等新能源; ? 禁止使用煤、石油、天然气等化石原料; ? 大量植树造林,禁止乱砍乱伐。 析〗?绿色植物在光照下利用太阳能,在叶绿体中吸收空气中二氧化碳,和水合成有机物葡萄糖,〖解 同时释放出氧气6CO + 6 HO === CHO + 6O2261262 ?依据质量守恒定律,该化工原料的组成中有两个碳原子和四个氢原子,该物质的化学式为 CH 。 24 ?为减缓大气中二氧化碳含量的增加,开发无污染的新能源,如太阳能等,可减少化石燃料的 使用,但化石燃料仍是主要能量来源,所以说禁止使用是不现实的;增大绿地面积,大量植树 造林可增加二氧化碳的吸收量,减少大气中二氧化碳的含量。 答案:?光合作用 ?CH? ?? 24 【例2】下列有关合成氨工业的叙述,可用勒沙特列原理来解释的是( ) A. 使用铁触媒,使N和H的混合气体有利于合成氨 22 B. 高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C. 500?左右比室温更有利于合成氨的反应 D. 合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率 【解析】 由于使用铁触媒能等同程度地加快正、逆反应速率,V和V仍然保持相等所以它不逆正 影响化学平衡移动,因此,选项A不能用勒沙特列原理解释。合成氨的反应特点之一是正反应是气体体积缩小的反应,其他条件不变时,增大压强平衡向压强减小即向气体体积减小的方向移动,所以高压将有利于氨气合成,选项B符合。合成氨的另一个特点是正反应是放热反应,低温虽有利于平衡向正反应方向移动,但反应速率太慢,生产周期太长,所以在生产线上一般采用提高温度(500?)加 快反应速率的方法来提高氨气的生产率,另一方面选用500?考虑到催化剂活性最大,因此C不能用勒沙特列原理解释。合成氨采用循环操作,并没有涉及化学平衡的移动。因此,选项D不能用勒沙特列原理解释。 答案:B 【例3】合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定氮的转化率。某工厂测得合成塔中N和H的混合气体的密度为0.6116g/L(标准状况)，从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度22 为0.8500g/L。求出该合成氨厂N的转化率。 2 【解析】设N和H起始时总的物质的量为1mol, N为x mol, H为(1,x )mol，由题意得出 2222 28 x + 2(1,x ) = 0.6116× 22.4 解得 x = 0.45(N) 故H为0.55 mol 22 又设0.45 mol N有y发生了反应,则H有3y发生反应 22 N+ 3 H 2 NH2 2 3 起始时物质的量mol 0.45 0.55 0 平衡时物质的量mol 0.45,y 0.55,3 y 2y n总= 0.45,y + 0.55,3 y + 2y = 1,2y 反应前后,气体总量为一定值,则有关系式: 1×22.4 ×0.6116 = (1,2y)×22.4 ×0.8500 y = 0.14 N的转化率是 0.14/0.45×100% = 31% 2+2+32+【例4】海水资源丰富,其中“卤块”的主要成分为氯化镁(含Fe 、Fe、Mn等杂质离子)，若以它为原料,按下图可制得“轻质氧化镁”。如果要求产品尽量不含杂质离子,而且成本较低。流程所用试剂或PH控制可参考下列附表确定。 加Z 滤液 沉淀物 ? HCl加X 加Y 过卤块 溶液 溶液 滤 ? ? ? ? 水中煮沸 沉淀物 PH=9.8 灼热 沉淀物 轻质氧化镁 气体 ? 表1 生成氢氧化物沉淀的PH 物质 开始沉淀 沉淀完全 Fe(OH) 2.7 3.7 3 Fe(OH) 7.6 9.6 2 Mn(OH) 8.3 9.8 2 Mg(OH) 9.6 11.1 2+2+3注:Fe的氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,所以常将它氧化成为Fe,生成Fe(OH)沉淀除去。 3 表2 化学试剂价格表 试剂 价格/(元/吨) 450 漂液(含NaClO 25.2%) 2400 NaO(30%) 22 2100 NaOH(固98%) 600 NaCO(固99.5%) 23 310 卤块含(MgCl30%) 2 请填写以下空白: ?在步骤?加入的试剂X,最佳选择是 ;其作用是 。 ?在步骤?加入的试剂Y应是 ;之所以要控制PH=9.8,其目的是 。 ?在步骤?时发生的化学反应方程式是 。 【解析】本题涉及到化工生产实际问题,步骤简单,解题时只要按流程图步骤顺序思考,关键是如何 选取试剂合理,既要达到产品的质量要求,又要成本低廉。表1数据很明显,步骤?强调PH=9.8, 2+尽管此时Mg是为了将所有杂质金属离子都变为氢氧化物沉淀除去。因此, 试剂Y应是NaOH, 也可能部分生成Mg(OH)沉淀影响产率,但能保证产品(MgO)的纯度,且卤块价格便宜。步骤?, 2 由表1可知,Fe(OH)沉淀不易从溶液中除去,而Fe(OH)却极易沉淀完全PH?3.7, 因此加入的23+2+3试剂X应是一种氧化剂,使Fe变成Fe, — +— 2++ 3 由表2看出,选用廉价的漂液最合适,其反应是2Fe + ClO+ 2H==2 Fe + Cl+ HO, 2—2+2步骤?Z为NaCO,反应式Mg+ CO == MgCO ?,而MgCO的溶解度大于Mg(OH),所以 23333 2 步骤?发生的化学反应方程式是MgCO + HO == Mg(OH)+ CO? 32 2 2 二氧化碳的产生使氢氧化镁沉淀疏松,灼烧产物氧化镁具有轻质的特点。 +2+3答案:?漂液(NaClO) 把 Fe氧化成Fe 2+?NaOH 将使Mg以外的所有杂质金属离子都变为氢氧化物沉淀除去 ?MgCO + HO == Mg(OH)+ CO? 32 2 2 【例5】氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方 法获得氢氧化钠,我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。 ?写出电解饱和氯化钠溶液时电极反应和总的离子反应方程式: 阳极: ;阴极: ;总反应: 。 ?离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极,其原因是 。阴极一般用碳钢网 制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是 。 ?为使电解氯化钠的速度加快,下列措施可行的是( ) A.增大阴极碳钢网的面积 B.提高饱和氯化钠溶液的温度 C.加大阴极与阳极间的距离 D.提高电解时电源电压 ?如果将某离子交换膜电解槽的?电解时电压增大到原来的2倍; ?电解时的电流强度增大到原来 的2倍;?电解时温度从30?提高到60?,则电解速率一定会达到原来2倍的是 其原因是: 。 【解析】电解氯化钠的速率与单位时间通过的电量、离子迁移的速率有关。依据电解反应原理?阳 ———+极反应:2Cl,2e?Cl?(氧化反应);阴极反应:2H，2e?H?(还原反应);电解饱22 和食盐水的总反应可以表示为: ?阳极产生的Cl不易腐蚀金属钛;既能防止阴极产生的H和阳极产生的Cl相混合而引起爆222 炸,又能避免氯气和氢氧化钠溶液作用而影响烧碱的质量。 ?由以上的知识很容易判断出A,B,D能是反应速度加快。 ?实质上就是单位时间内流过电路的电量。当电解时电压增大到原来的2倍,电解池的电阻可能 发生变化,电解时的电流强度不一定增大到原来的2倍;电解时温度从30?提高到60?，电 解池的内阻会有所降低,但并不一定恰好降低为原来的一半;当电解时的电流强度增大到原来 的2倍，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为原来 的2倍，即反应速率为原来的2倍。 【答案】 见解析。 【例6】通过比较联合制碱法与氨碱法的原理,试说明联合制碱法的优点。 【解析】 氨碱法(索尔维制碱法) 向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入CO(由CaCO煅烧而得)，因NaHCO233 溶解度较小，故有下列反应发生: NH+ CO+ HO ==== NHHCO 3 2 243 NaCl + NHHCO==== NaHCO? + NHCl 43 34 将析出的NaHCO晶体煅烧，即得NaCO: 323 ,NaHCOO ， CO? === NaCO， H3 23 22 母液中的NHCl加消石灰可回收氨，以便循环使用: 4 2NHCl ， Ca(OH)==== CaCl + 2NH? ，2HO 42 232 此法优点:原料经济，能连续生产，CO和NH能回收使用。 23 缺点:大量CaCl用途不大，NaCl利用率只有70,，约有30,的NaCl留在母液中。 2 联合制碱法(侯氏制碱法) 根据NHCl在常温时的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在 4 278K,283 K(5?,10?)时，向母液中加入食盐细粉，而使NHCl单独结晶析出供做氮肥。 4此法优点:保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96,;NHCl可做氮肥;4可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO，革除了CaCO制CO这一工序。 232