Question

19．如圖為陰離子交換膜和陽離子交換膜聯(lián)合使用，用膜技術(shù)電解硫酸鈉溶液以制取氫氧化鈉和硫酸，其構(gòu)造如圖．

圖中a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜則
（1）X、Y分別是H₂、O₂
（2）C、E入口分別加入含有少量NaOH 和H₂SO₄水溶液，其目的是增大溶液導(dǎo)電性
（3）裝置乙中電極反應(yīng)為 FO₂+2H₂O+4e^-=4OH^- G2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O生產(chǎn)一段時間后乙裝置中溶液的pH如何變化減�。�

Answer 1

分析 a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜，則甲中左室為陰極室、右室為陽極室，陰極上氫離子放電生成氫氣，所以X為H₂，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，則Y為O₂，甲中陰極室電解后得到的溶液是NaOH溶液、陽極時電解后得到的溶液是H₂SO₄，所以C為含有NaOH的H₂O、E為含有H₂SO₄的H₂O、D為Na₂SO₄溶液；
裝置乙為原電池，F(xiàn)電極上通入氧氣、G電極上通入氫氣，則F是正極、G是負(fù)極，電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電池反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，溶液體積增大，NaOH濃度降低，據(jù)此分析解答．

解答 解：a為陽離子交換膜、b為陰離子交換膜，則甲中左室為陰極室、右室為陽極室，陰極上氫離子放電生成氫氣，所以X為H₂，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，則Y為O₂，甲中陰極室電解后得到的溶液是NaOH溶液、陽極時電解后得到的溶液是H₂SO₄，所以C為含有NaOH的H₂O、E為含有H₂SO₄的H₂O、D為Na₂SO₄溶液；裝置乙為原電池，F(xiàn)電極上通入氧氣、G電極上通入氫氣，則F是正極、G是負(fù)極，電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電池反應(yīng)式為2H₂+O₂=2H₂O，溶液體積增大，NaOH濃度降低，
（1）通過以上分析知，X、Y分別是H₂、O₂，故答案為：H₂；O₂；
（2）通過以上分析知，C、E分別是含有少量NaOH、的水，目的是增大溶液導(dǎo)電性，故答案為：NaOH；H₂SO₄；增大溶液導(dǎo)電性；
（3）通過以上分析知，F(xiàn)、G電極反應(yīng)式分別為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-、2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O，溶液體積增大、氫氧化鈉物質(zhì)的量不變，所以氫氧化鈉濃度降低，溶液的pH減小，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；減�。�

點評 本題考查電解原理，為高頻考點，側(cè)重考查學(xué)生分析能力，明確各室發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，以離子交換膜為突破口判斷各物質(zhì)成分，難點是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，題目難度不大．