Question

工業(yè)上電解制堿的技術(shù)是用離子交換膜法，主要原料是飽和食鹽水．如圖為離子交換膜法電解原理示意圖：
請回答下列問題：
（1）電解槽中部的陽離子交換膜把電解槽隔成了陰極室和陽極室，這種陽離子交換膜，只允許溶液中的

 

通過（填寫下列微粒的編號），而兩邊的水不能自由流通．
①H₂，②Cl₂，③H⁺，④Cl^-，⑤Na⁺，⑥OH^-．
（2）A極為電解槽的

 

極，電極反應(yīng)式為

 

，
（3）已知某電解槽每小時(shí)加入10%的氫氧化鈉溶液a kg，每小時(shí)能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氯氣b L，則電解后流出的氫氧化鈉溶液（密度為d g?cm^-3）的物質(zhì)的量濃度為（理論計(jì)算）

 

．
（4）若將標(biāo)準(zhǔn)狀況下6.72L的陽極氣體通入熱的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)中只有一種元素的化合價(jià)發(fā)生改變，電子轉(zhuǎn)移數(shù)是0.5×6.02×10²³，產(chǎn)物中得到了兩種含氯化合物，寫出該反應(yīng)的離子方程：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）陽離子交換膜只允許陽離子通過，而陰離子不能通過；
（2）電解時(shí)，陽離子向陰極移動(dòng)，由離子的定向移動(dòng)可判斷電極；
（3）根據(jù)氯氣的體積計(jì)算生成的氫氧化鈉的物質(zhì)的量、生成氫氣的質(zhì)量，溶液中的質(zhì)量為原來溶液質(zhì)量+鈉元素的質(zhì)量-氫氣質(zhì)量，根據(jù)溶液質(zhì)量、密度計(jì)算溶液體積，根據(jù)物質(zhì)的量濃度公式計(jì)算NaOH濃度；
（4）氯氣和熱的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、氯酸鈉和水．

解答： 解：（1）陽離子交換膜只允許陽離子鈉離子通過，而陰離子氫氧根和氯離子均不能通過，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，所以A極為電解槽的陽極，氯離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2Cl^-→2e^-+Cl₂↑，故答案為：陽；2Cl^-→2e^-+Cl₂↑；
（3）氯氣的物質(zhì)的量=

V

Vm

=

b

22.4

mol；電解水時(shí)，生成氫氣與氫氧化鈉的物質(zhì)的量之比為1：2，所以生成n（NaOH）=

2b

22.4

mol，原來n（NaOH）=

1000ag×10%

40g/mol

=2.5amol，所以反應(yīng)后溶液中n（NaOH）=（

2b

22.4

+2.5a）mol，電解后溶液質(zhì)量=1000ag+

b

22.4

mol×2×23g/mol-

b

22.4

mol×2g/mol=1000ag+

22b

11.2

g，
溶液體積=

(1000a+ 22b 11.2 )g

1000dg/L

，則C（NaOH）=

2b 22.4 +2.5a

1000a+ 22b 11.2 1000d

mol/L=

1000(28a+b)

11200a+22b

×dmol/L，
故答案為：

1000(28a+b)

11200a+22b

×d；
（4）氯氣和熱的氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉、氯酸鈉和水，方程式為：3Cl₂+6OH^-

△   .

5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O，反應(yīng)中Cl元素的化合價(jià)由0價(jià)升高到+5價(jià)，0.3mol氯氣參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移數(shù)是0.5×6.02×10²³，
故答案為：3Cl₂+6OH^-

△   .

5Cl^-+ClO₃^-+3H₂O．

點(diǎn)評：本題考查了電解原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，明確離子交換膜的作用及陰陽極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，注意（3）中物質(zhì)的量濃度計(jì)算方法，注意溶液增加的質(zhì)量如何計(jì)算，計(jì)算量較大，題目難度中等．