Question

工业上生产氯气常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分。下图（左图）为电解槽的示意图。

（1）这种阳离子交换膜，只允许溶液中的            通过。（填下列微粒的编号）
①H₂  ②Cl₂  ③H⁺ ④Cl^－  ⑤Na⁺ ⑥OH^－
（2）写出在电解过程中发生的电极方程式阳极：                             。
（3）已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标况下的氢气896L，而且两边的水不能自由流通。则理论上计算，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为                             。
（4）某化学课外兴趣小组设计了用电解法制取乙醇钠的工业方法，所用的电解槽如上右图所示，设计要求：①所用的交换膜不能让分子自由通过；②电解过程中消耗的原料是氢氧化钠和乙醇。回答下列问题：
①写出在电解过程中发生的电极方程式
阴极：                                      。
②最后从乙醇钠的乙醇溶液中分离得到纯净乙醇钠固体的方法是：           。

Answer 1

（1）③⑤（3分）（2）阳极；2Cl^－－2e^－=Cl₂（3分） （3）35.7%（3分）
（4）①阴极：2CH₃CH₂OH+2e^－=2CH₃CH₂O^－+H₂（3分）②蒸发结晶 （3分）

解析试题分析：（1）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子、氢离子通过，而阴离子和分子均不能通过，故答案为：③⑤。
（2）电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，阳极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑。
（3）氢气的物质的量=896L÷22.4L/mol=40mol，质量为40mol×2g/mol=80g，根据电解方程式：2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，可得生成的NaOH为：m(NaOH)=2×40mol×40g/mol=3200g，溶液增加的质量为增加的钠元素的质量减去生成氢气的质量，为：2×40mol×23g/mol-80g=1760g；溶液中溶质氢氧化钠的质量为10000g×10%+3200g=4200g，溶液的质量为10000g+1760g=11760g，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数=4200g÷11760g×100%=35.7%。
（4）①电解池中和电源的负极相连的是电解池的阴极，阴极上乙醇得电子发生还原反应，即2CH₃CH₂OH+2e^-=2CH₃CH₂O^-+H₂↑。
②从溶液中析出溶质的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶．
考点：本题考查电解原理，物质的分离、提纯和除杂、电解方程式的书写及相关计算。