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氯碱工业电解池的阳极材料能否用铁等金属电极

来源:www.xrdq.net   时间:2022-06-25 15:04   点击:278  编辑:admin   手机版

氯碱工业应该采用碳棒或者其它的惰性电极,如铂或金。如果采用铁作为阳极为电极,则外加直流电正极会将铁的电子抽走,使之变成亚铁离子进入溶液,此时将不是氯离子失电子。也就不成其为氯碱工业了。

氯碱工业中,如何防止电极产物Cl2、OH-离子在电解液中反应

一般采用离子交换膜法制氢氧化钠
阳离子交换膜有一种特殊的性质,即它只允许阳离子通过,而阻止阴离子和气体通过,也就是说只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。

以电解食盐水为基础制取氯气等产品的工业称为“氯碱工业”,它是目前化学工业的重要支柱之一.(1)若电

(1)设电解234g氯化钠生成氯气的体积为V,则
2NaCl+2H2O

 通电 
.

  2NaOH+H2↑+Cl2↑
117                          22.4L
234g                          V
V=44.8L
故答案为:44.8;
(2)设2 mol的氯气通入足量石灰乳中生成次氯酸钙质量为m,则
2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O;
 2                       143
 2mol                     m
m=143g;
故答案为:143;
(3)7.1g氯气的物质的量为0.1mol,设需要氢氧化钠的物质的量为n,则
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
2      1
n      0.1mol
n=0.2mol;
氢氧化钠溶液体积=
n
c =
0.2mol
0.5mol/L =0.4L=400ml;
故答案为:400.

氯碱工业常利用阳离子交换膜电解食盐水,下列说法不正确的是(  )A.随着电解的进行,c(NaCl)降低,

A.电解食盐水时,阳极发生氧化反应,消耗NaCl,则应在阳极补充NaCl,故A正确;
B.增大阳极区溶液pH,会增大Cl2在水中的溶解量,故B错误;
C.电解时,阳离子经过离子交换膜向阴极区移动,所以阳离子交换膜的作用是阻止OH-移向阳极,以使氢氧化钠在阴极区富集,故C正确;
D.Cl2具有强氧化性,能氧化电极材料,则阳极表面用钛氧化物涂层处理来保护电极材料,故D正确;
故选B.

氯碱工业是一种高耗能产业,一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上,下图是该工艺图示(电极

CD


如图:



根据图片知,B装置中通入空气和Y,空气作氧化剂,且整个装置是原电池和电解池组合的装置,B能自发的进行氧化还原反应,所以B是原电池,则A是电解池;
A.通过以上分析知,A是电解池,B是原电池,原电池中燃料是氢气,所以Y是氢气,则X是氯气,故A错误;
B.A是电解池,电解氯化钠过程中,氯化钠溶液被电解时生成氯气、氢气和氢氧化钠,所以导致溶液中氯化钠浓度降低,所以m>n,故B错误;
C.B是燃料电池,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,导致正极区域氢氧化钠浓度增大,所以a<b,故C正确;
D.B装置是把化学能转变为电能的装置,属于原电池,且正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,导致正极区域氢氧化钠浓度增大,故D正确;
故选CD.

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