Question

工業上生產氯氣常用電解槽中電解飽和食鹽水，為了避免電解產物之間發生反應，常用陽離子交換膜將電解槽隔成兩部分。下圖（左圖）為電解槽的示意圖。

（1）這種陽離子交換膜，只允許溶液中的            通過。（填下列微粒的編號）
①H₂  ②Cl₂  ③H⁺ ④Cl^－  ⑤Na⁺ ⑥OH^－
（2）寫出在電解過程中發生的電極方程式陽極：                             。
（3）已知某電解槽每小時加入10%的氫氧化鈉溶液10kg，每小時能收集到標況下的氫氣896L，而且兩邊的水不能自由流通。則理論上計算，電解后流出的氫氧化鈉溶液的質量分數為                             。
（4）某化學課外興趣小組設計了用電解法制取乙醇鈉的工業方法，所用的電解槽如上右圖所示，設計要求：①所用的交換膜不能讓分子自由通過；②電解過程中消耗的原料是氫氧化鈉和乙醇。回答下列問題：
①寫出在電解過程中發生的電極方程式
陰極：                                      。
②最后從乙醇鈉的乙醇溶液中分離得到純凈乙醇鈉固體的方法是：           。

Answer 1

（1）③⑤（3分）（2）陽極；2Cl^－－2e^－=Cl₂（3分） （3）35.7%（3分）
（4）①陰極：2CH₃CH₂OH+2e^－=2CH₃CH₂O^－+H₂（3分）②蒸發結晶 （3分）

解析試題分析：（1）陽離子交換膜只允許陽離子鈉離子、氫離子通過，而陰離子和分子均不能通過，故答案為：③⑤。
（2）電解池中和電源的正極相連的是電解池的陽極，陽極上氯離子發生失電子的氧化反應，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑。
（3）氫氣的物質的量=896L÷22.4L/mol=40mol，質量為40mol×2g/mol=80g，根據電解方程式：2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可得生成的NaOH為：m(NaOH)=2×40mol×40g/mol=3200g，溶液增加的質量為增加的鈉元素的質量減去生成氫氣的質量，為：2×40mol×23g/mol-80g=1760g；溶液中溶質氫氧化鈉的質量為10000g×10%+3200g=4200g，溶液的質量為10000g+1760g=11760g，電解后流出的氫氧化鈉溶液的質量分數=4200g÷11760g×100%=35.7%。
（4）①電解池中和電源的負極相連的是電解池的陰極，陰極上乙醇得電子發生還原反應，即2CH₃CH₂OH+2e^-=2CH₃CH₂O^-+H₂↑。
②從溶液中析出溶質的方法是蒸發結晶，故答案為：蒸發結晶．
考點：本題考查電解原理，物質的分離、提純和除雜、電解方程式的書寫及相關計算。