Question

工業(yè)上生產(chǎn)氯氣，常用電解槽中電解飽和食鹽水，為了避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，常用陽(yáng)離子交換膜將電解槽隔成兩部分．圖1為電解槽的示意圖．

（1）這種陽(yáng)離子交換膜，只允許溶液中的

 

通過．（填下列微粒的編號(hào)）
①H₂    ②Cl₂   ③H⁺   ④Cl^-   ⑤Na⁺   ⑥OH^-
（2）寫出在電解過程中陽(yáng)極發(fā)生的電極方程式：

 

．
（3）已知某電解槽每小時(shí)加入10%的氫氧化鈉溶液10kg，每小時(shí)能收集到標(biāo)況下的氫氣896L，而且兩邊的水不能自由流通．則理論上計(jì)算，電解后流出的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（4）某化學(xué)課外興趣小組設(shè)計(jì)了用電解法制取乙醇鈉的工業(yè)方法，所用的電解槽如圖2所示，設(shè)計(jì)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：
寫出在電解過程中陽(yáng)極發(fā)生的電極方程式

 

．
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：

 

．
（5）如圖3所示的是一個(gè)燃料電池的示意圖，當(dāng)此燃料電池工作時(shí)，
①如果a極通入H₂，b極通入O₂，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極方程式：

 

．
②如果a極通入CH₄，b極通入O₂，NaOH作電解質(zhì)溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過，而陰離子、分子不能通過；
（2）電解池中和電源的正極相連的是電解池的陽(yáng)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；
（3）根據(jù)氫氣的體積計(jì)算生成的氫氧化鈉的質(zhì)量、溶液減少的氫氣的質(zhì)量、溶液增加的質(zhì)量（鈉的質(zhì)量），再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可；
（4）①電解池中和電源的負(fù)極相連的是電解池的陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
②從溶液中析出溶質(zhì)的方法是蒸發(fā)結(jié)晶，可類比食鹽的蒸發(fā)結(jié)晶．
（5）燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)、正極上發(fā)生還原反應(yīng)，據(jù)此回答．

解答： 解：（1）陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)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(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）氫氣的質(zhì)量=

V

Vm

M=

896L

22.4L/mol

×2g/mol=80g；電解水時(shí)，生成氫氣與氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為1：2，所以生成氫氧化鈉的質(zhì)量=2×

896L

22.4L/mol

×40g/mol=3200g，溶液增加的質(zhì)量為增加的鈉元素的質(zhì)量減去生成氫氣的質(zhì)量=2×

896L

22.4L/mol

-80g=1760g；溶液中溶質(zhì)氫氧化鈉的質(zhì)量為10000g×10%+3200g=4200g，溶液的質(zhì)量為10000g+1760g=11760g，
電解后流出的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

4200g

11760g

×100%=35.7%，
故答案為：35.7%；
（4）①電解池中和電源的負(fù)極相連的是電解池的陰極，和電源的正極相連的是陽(yáng)極，陰極上乙醇得電子發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)極上是氫氧根離子失電子的氧化反應(yīng)，即4OH^-+4e-=2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^-+4e-=2H₂O+O₂↑；
 ②從溶液中析出溶質(zhì)的方法是蒸發(fā)結(jié)晶，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶．
（5）①如果a極通入H₂，b極通入O₂，NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，則負(fù)極是氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極方程式為：H₂+20H^--2e-=2H₂O，故答案為：H₂+20H^--2e-=2H₂O；           
②如果a極通入CH₄，b極通入O₂，NaOH作電解質(zhì)溶液，則負(fù)極是甲烷發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極方程式為：CH₄-10OH^-+8e-=CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄-10OH^-+8e-=CO₃^2-+7H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理等知識(shí)點(diǎn)，難度不大，易錯(cuò)題是（3）題，注意電解氫氧化鈉溶液時(shí)，氫氣與氫氧根離子的物質(zhì)的量之比為1：2，明確溶液增加質(zhì)量的計(jì)算方法．