Question

（10分）工業上電解制燒堿的技術是用離子交換膜法，主要原料是飽和食鹽水。下圖為離子交換膜法電解原理示意圖：

請回答下列問題：
（1）電解槽中部的陽離子交換膜把電解槽隔成了陰極室和陽極室，這種陽離子交換膜，只允許溶液中的__________通過（填寫下列微粒的編號），而兩邊的水不能自由流通。
①H⁺   ② Cl^-   ③Na⁺   ④OH^-
（2）A極為電解槽的________極，電極反應式為__________________________________，
（3）如果沒有陽離子交換膜，陰陽兩極的某兩種產物在常溫下會在溶液中發生反應而使燒堿不純，其反應的離子方程式為___________                  。
（4）若將標準狀況下6.72L的陽極氣體通入熱的氫氧化鈉溶液中，反應中只有一種元素的化合價發生改變，得到了兩種含氯化合物，其中還原產物與氧化產物物質的量之比為5:1，寫出該反應的離子方程式_____________________________________________。

Answer 1

（1）①③        （2）陽；    2Cl^--2e^-=Cl₂↑
（3）Cl₂ +2OH^-Cl^- +ClO^- +H₂O       （4）3Cl₂ +6OH^-5Cl^- +ClO₃^- +3H₂O

試題分析：（1）陽離子交換膜只能允許陽離子通過，所以H⁺和Na⁺可以通過。
（2）根據陽離子的轉移方向可知A極是陽極，B極是陰極，A極的電極反應為2Cl^--2e^-=Cl₂↑。
（3）沒有陽離子交換膜，Cl₂可以與NaOH溶液反應，離子方程式為Cl₂ +2OH^-Cl^- +ClO^- +H₂O。
（4）陽極氣體是Cl₂，與NaOH溶液反應時，只有一種元素的化合價變化，則說明發生了歧化反應，且還原產物與氧化產物物質的量之比為5:1，則生成了Cl^-和ClO₃^-，所以反應的方程式為3Cl₂ +6OH^-5Cl^- +ClO₃^- +3H₂O。
點評：電解中最關鍵的是準確判斷出電極上離子的放電順序。在判斷電解產物時，首先判斷陽極電極材料。如果是活性電極，則電極本身失去電子。如果是惰性電極，則溶液中的陰離子失去電子。而陰極是溶液中的陽離子得到電子，所以需要熟練記住常見離子的放電順序。