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(fā)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(biāo)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(zhì)量分數(shù)為                             。
（4）某化學(xué)課外興趣小組設(shè)計了用電解法制取乙醇鈉的工業(yè)方法，所用的電解槽如上右圖所示，設(shè)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(fā)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(fā)結(jié)晶 （3分）

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(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑。
（3）氫氣的物質(zhì)的量=896L÷22.4L/mol=40mol，質(zhì)量為40mol×2g/mol=80g，根據(jù)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(zhì)量為增加的鈉元素的質(zhì)量減去生成氫氣的質(zhì)量，為：2×40mol×23g/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)量分數(shù)=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(fā)生還原反應(yīng)，即2CH₃CH₂OH+2e^-=2CH₃CH₂O^-+H₂↑。
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．