Question

工業(yè)上生產氯氣，常用電解槽中電解飽和食鹽水，為了避免電解產物之間發(fā)生反應，常用陽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）寫出在電解過程中陽極發(fā)生的電極方程式：

 

．
（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量分數(shù)為

 

．
（4）某化學課外興趣小組設計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：
寫出在電解過程中陽極發(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所示的是一個燃料電池的示意圖，當此燃料電池工作時，
①如果a極通入H₂，b極通入O₂，NaOH溶液作電解質溶液，則負極發(fā)生的電極方程式：

 

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

 

．

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）陽離子交換膜只允許陽離子通過，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極，發(fā)生失電子的氧化反應；
（3）根據氫氣的體積計算生成的氫氧化鈉的質量、溶液減少的氫氣的質量、溶液增加的質量（鈉的質量），再根據質量分數(shù)公式計算即可；
（4）①電解池中和電源的負極相連的是電解池的陰極，發(fā)生得電子的還原反應；
②從溶液中析出溶質的方法是蒸發(fā)結晶，可類比食鹽的蒸發(fā)結晶．
（5）燃料電池中，通入燃料的電極為負極，通入氧氣的電極為正極，負極上發(fā)生氧化反應、正極上發(fā)生還原反應，據此回答．

解答： 解：（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，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）氫氣的質量=

V

Vm

M=

896L

22.4L/mol

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

896L

22.4L/mol

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

896L

22.4L/mol

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

4200g

11760g

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

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