Question

（2010?江蘇二模）食鹽不僅是生活必需品，也是生產氯氣和燒堿的重要原料．下圖1是工業電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖．
（1）B處出口產生的物質是

氫氣

；C處進口的物質是

飽和食鹽水

．
（2）

氫氧根

離子被陽離子交換膜阻止進入陽極區，原因是

避免氧氣生成使氯氣不純

．
（3）如圖2所示，20℃時在混合溶液中，隨著氫氧化鈉含量的變化，氯化鈉達到飽和狀態時其溶質質量分數的變化曲線．
已知曲線上A、B、C、D四個點的坐標分別為：A（0，26.5）；B（14.0，15.0）；C（18.8，11.7）；D（38.0，2.0）．

①20℃時，氯化鈉在水中的溶解度為

36.1

g．
②D點處氫氧化鈉的物質的量濃度約為多大？（已知D點處溶液的密度約為1.4g?mL^-1，計算結果保留兩位有效數字）

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③若現有20℃時，滿足曲線上B點指標的溶液，可用

蒸發結晶或電解

方法盡可能地降低氯化鈉的含量，達到提純氫氧化鈉的目的．

Answer 1

分析：（1）工業電解飽和食鹽水，依據圖裝置分析，鈉離子移向F極，說明F為陰極，E電極為陽極析出的是氯氣，F電極析出的是氫氣；
（2）F電極生成氫氣破壞了水的電離生成氫氧根離子，離子交換膜阻止氫氧根離子進入陽極區是防止氫氧根離子在陽極私定終身生成氧氣；
（3）①曲線的含義為：氯化鈉在氫氧化鈉溶液中的溶解能力隨氫氧化鈉溶液質量分數的增大而減小；
計算20℃時氯化鈉在水中的溶解度，根據溶解度與飽和溶液溶質質量分數的關系，可利用20℃時氯化鈉在水中的飽和溶液的溶質質量分數求得；
②曲線上D（38.0，2.0）點表示：混合溶液中氫氧化鈉含量為38.0%時，混合溶液中氯化鈉達飽和狀態其溶質質量分數為2.0%．換言之，若此時溶液質量為100g，其中含38.0g氫氧化鈉時溶解氯化鈉2.0g達到飽和．依據質量分數和物質的量濃度的換算計算得到；
③曲線上B（14.0，15.0）點表示：混合溶液中氫氧化鈉含量為14.0%時，混合溶液中氯化鈉達飽和狀態其溶質質量分數為15.0%．為降低氯化鈉的含量（質量分數），根據曲線的含義可知，蒸發水分使混合溶液中氫氧化鈉質量分數增大，氯化鈉溶解能力減小而析出．

解答：解：（1）工業電解飽和食鹽水，依據圖裝置分析，鈉離子移向F極，說明F為陰極，E電極為陽極析出的是氯氣，F電極析出的是氫氣；故答案為：氫氣；飽和食鹽水；
（2）F電極生成氫氣破壞了水的電離生成氫氧根離子，陽離子交換膜阻止氫氧根離子進入陽極區失電子生成氧氣，混入氯氣中；
故答案為：氫氧根； 避免氧氣生成；
（3）①由曲線上A（0，26.5）點坐標可得，20℃時氯化鈉在水中的飽和溶液的溶質質量為26.5%，此時氯化鈉的溶解度為：
20℃氯化鈉在水中溶解度=

26.5

100-26.5

×100g≈36.1g；
故答：36.1；
②曲線上D（38.0，2.0）點表示：混合溶液中氫氧化鈉含量為38.0%時，混合溶液中氯化鈉達飽和狀態其溶質質量分數為2.0%．換言之，若此時溶液質量為100g，其中含38.0g氫氧化鈉時溶解氯化鈉2.0g達到飽和．混合溶液中氫氧化鈉含量為38.0%時的物質的量濃度c=

1000cm3/L×1.4g/cm3×38.0%

40g/mol

=13mol/L；
故答案為：13；
③使B點的溶液盡可能地降低氯化鈉的含量，根據曲線含義，只要使氫氧化鈉的含量增大氯化鈉的溶解能力就減小，氯化鈉結晶析出，剩余溶液則為較純凈的氫氧化鈉溶液．可采取蒸發水分濃縮溶液增大氫氧化鈉的含量，結晶出氯化鈉．
故答案：蒸發結晶．

點評：本題考查了電解原理的工業應用，產物判斷方法，電解分析應用，圖象分析方法，溶解度的計算和溶液濃度的換算分析應用，題目難度中等．