Question

工业上电解制碱的技术是用阳离子交换膜法，主要原料是饱和食盐水．图为阳离子交换膜法电解原理示意图：
请回答下列问题：
（1）A极为电解槽的

 

极，B极的材料工业上常采用的是生活中常见的金属，但有大量损耗，其主要原因是

 

．（填“吸氧腐蚀”或“析氢腐蚀”）
（2）电解槽中部的阳离子交换膜把电解槽隔成了阴极室和阳极室，这种阳离子交换膜，只允许溶液中的

 

通过（填写下列微粒的编号）．
①H₂，②Cl₂，③H⁺，④Cl^-，⑤Na⁺，⑥OH^-．
（3）若上述电解过程中用阴离子交换膜代替阳离子交换膜（已知：3Cl₂+6OH^-═5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O），下列说法正确的组合是

 

．
A．电解结束时，右侧溶液中含有ClO₃^-
B．电解槽内发生反应的总化学方程式为：NaCl+3H₂O

通电  .

NaClO₃+3H₂↑
C．用阴离子交换膜后，电解槽内两个电极发生的电极反应与原来一样
D．用阴离子交换膜后，阳离子的定向移动方向与原来相反
（4）已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液a kg，每小时能产生标准状况下的氯气b L，则电解后流出的氢氧化钠溶液（密度为d g?cm^-3）的物质的量浓度为（理论计算，需化简）

 

mol/L．

Answer 1

考点：电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）A为电解槽阳极，B极材料为铁，弱酸性、中性或碱性条件下，铁易发生吸氧腐蚀；        
（2）阳离子交换膜只能允许阳离子通过；
（3）A．电解结束时，电解质溶液中呈电中性，右侧溶液中含有ClO₃^-；
B．电解时，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电生成氯酸根离子；
C．用阴离子交换膜后，电解槽内两个电极发生的电极反应与原来相同；
D．用阴离子交换膜后，阳离子的定向移动方向与原来相同；
（4）根据氯气的体积计算生成的氢氧化钠的物质的量、生成氢气的质量，溶液中的质量为原来溶液质量+钠元素的质量-氢气质量，根据溶液质量、密度计算溶液体积，根据物质的量浓度公式计算NaOH浓度．

解答： 解：（1）根据图知，A为电解槽阳极，B为阴极，阴极上氢离子放电生成氢气，同时电极附近生成氢氧根离子，碱性条件下，铁发生吸氧腐蚀，故答案为：阳；吸氧腐蚀；       
（2）阳离子交换膜只能允许阳离子通过，故选③⑤； 
（3）A．电解时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气同时电极附近生成氢氧根离子，氢氧根离子通过阴离子交换膜移向阳极，氯气和氢氧根离子反应生成氯酸根离子，电解结束时，溶液呈电中性，则右侧溶液中含有ClO₃^-，故A正确；
B．电解时，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电生成氯酸根离子，电池反应式为NaCl+3H₂O

通电  .

NaClO₃+3H₂↑，故B正确；
C．无论使用阴离子交换膜还是阳离子交换膜，阳极上都是氯离子放电、阴极上都是氢离子放电，所以电解槽内两个电极发生的电极反应与原来一样，故C正确；
D．无论使用阴离子交换膜还是阳离子交换膜，阳离子都向阴极移动，故D错误；
故选ABC；
（4）氯气的物质的量=

V

Vm

=

b

22.4

mol；电解水时，生成氢气与氢氧化钠的物质的量之比为1：2，所以生成n（NaOH）=

2b

22.4

mol，原来n（NaOH）=

1000ag×10%

40g/mol

=2.5amol，所以反应后溶液中n（NaOH）=（

2b

22.4

+2.5a）mol，电解后溶液质量=1000ag+

b

22.4

mol×2×23g/mol-

b

22.4

mol×2g/mol=1000ag+

22b

11.2

g，
溶液体积=

(1000a+ 22b 11.2 )g

1000dg/L

，则C（NaOH）=

2b 22.4 +2.5a

1000a+ 22b 11.2 1000d

mol/L=

1000(28a+b)

11200a+22b

×dmol/L，
故答案为：

1000(28a+b)

11200a+22b

×d．

点评：本题考查了电解原理，明确离子交换膜的作用及阴阳极上发生的反应是解本题关键，注意（4）中物质的量浓度计算方法，注意溶液增加的质量如何计算，计算量较大，题目难度中等．