Question

【題目】氯堿工業以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣和燒堿等化工產品。如圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽離子通過。完成下列填空：

（1）電解飽和食鹽水的離子方程式為___。

（2）氫氧化鈉溶液從圖中___（填“a”、“b”、“c”或“d”）位置流出。

（3）有一種節能的氯堿工業新工藝，將電解池與燃料電池相組合，相關流程如圖所示(電極未標出)。通入氫氣的電極的電極反應式為___，燃料電池中陽離子的移動方向___（“從左向右”或“從右向左”）。電解池中產生2molCl2，理論上燃料電池中消耗O2的物質的量為___。a、b、c的大小關系為___。

Answer 1

【答案】2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ d 負極 從左向右 1mol c＞a＞b

【解析】

（1）電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣；

（2）電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大；

（3）分析題給裝置圖知，該裝置是以堿性氫氧燃料電池電解飽和食鹽水的裝置。

（1）電解飽和食鹽水，溶液中的氯離子在陽極失電子生成氯氣，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大生成氫氧化鈉，反應的離子方程式：2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；

（2）電解槽中陰極是氫離子放電生成氫氣，水電離平衡正向進行氫氧根離子濃度增大，生成氫氧化鈉溶液，NaOH溶液的出口為d；

（3）根據燃料電池的工作原理：負極是燃料氫氣發生失電子的氧化反應，正極是氧氣發生得電子得還原反應，則通氫氣的電極為負極；原電池中，陽離子交換膜使陽離子通過，陽離子移向正極，從左向右；

電解池中產生2mol Cl2，依據電子守恒，結合電極反應式O2+4e-+2H2O=4OH-，4Cl--4e-=2Cl2↑，計算得到消耗氧氣1mol；

燃料電池中的離子膜只允許陽離子通過，而燃料電池中正極氧氣得到電子產生OH-，所以反應后氫氧化鈉的濃度升高，即a%小于c%，負極氫氣失電子生成氫離子消耗氫氧根離子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b。