Question

12．氯化钠在日常生活和工业生产中都有广泛应用．

（1）某学生制作了一种家用消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和NaCl溶液，装置如图1所示，通电时，为使Cl₂被充分吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，该装置中电解α的名称为负极．
（2）氯碱工业中，利用阳离子交换膜（阳离子能通过交换膜，阴离子和气体分子不能通过）电解饱和食盐水以制取的NaOH和氯气的原理如图2所示：
①溶液A的溶质是NaOH．
②电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
③图2中阳离子交换膜的作用为既能防止氯气和氢气混合产生爆炸，还可以避免氯气和氢氧化钠之间的反应．
（3）工业上可在调控不同pH的条件下，利用无隔膜电解法获得NaClO₃和NaClO，已知在浓食盐水中有效氯（Cl₂、HClO、ClO^-）浓度分布于pH关系如图3所示：
①已知：2HClO+ClO-=ClO₃^-+2Cl^-+2H⁺，若欲利用无隔膜电解法制备NaClO₃，应控制溶液的pH在7-7.5范围内．制备过程中，向电解液中加入一定量的Na₂Cr₂O₇能起自动调节酸碱度作用，其原理是（用离子方程式表示）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺．
②无隔膜电解法制备NaClO时，应控制溶液pH＞10，若pH过大，则阳极就有O₂生成，其电极反应式为4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由装置图可知上端应生成氢气，则a为负极；
（2）用惰性电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电，同时阴极附近还生成氢氧根离子，阳离子交换膜只允许阳离子通过，还可以防止两极产物之间的反应，据此回答判断；
（3）①根据图中氯酸根离子的存在所需的pH来判断即可，在一定条件下，Na₂Cr₂O₇可以和铬酸钠之间相互转化；
②在电解池的阳极上是阴离子失电子的氧化反应，据此回答．

解答 解：（1）用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，若通电时，为使生成的Cl₂被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，则电解池的下端产生的是氯气，上端产生的是氢气，电解池的阴极上是阳离子氢离子得电子发生得电子的还原反应，生成氢气，在阳极上是阴离子氯离子发生失电子的氧化反应，生成氯气，所以a是负极，b是正极，氯气和氢氧化钠反应的实质是：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案为：负；
（2）①用惰性电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电，同时阴极附近还生成氢氧根离子，所以A溶液是NaOH，故答案为：NaOH；
②用惰性电极电解饱和氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电、阴极上氢离子放电，同时阴极附近还生成氢氧根离子，电池反应式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
③装置中的阳离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，既能防止氯气和氢气混合产生爆炸，还可以避免氯气和氢氧化钠之间的反应，故答案为：既能防止氯气和氢气混合产生爆炸，还可以避免氯气和氢氧化钠之间的反应；
（3）①根据图中氯酸根离子的存在所需的pH知道，若欲利用无隔膜电解法制备NaClO₃，应控制溶液的pH在7-7.5；制备过程中，向电解液中加入一定量的Na₂Cr₂O₇，
发生反应：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，起到自动调节酸碱度作用，故答案为：7-7.5；Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺；
②在电解池的阳极上是阴离子氢氧根离子失电子的氧化反应，即4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，有氧气生成，故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．

点评 本题主要考查了电解池的原理的应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，明确发生的电极反应及“使Cl₂被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液”即可解答，题目难度不大．