Question

5．電滲析法處理廚房垃圾發(fā)酵液，同時(shí)得到乳酸的原理如圖所示（圖中“HA”表示乳酸分子，A^-表示乳酸根離子．P、Q為電解池的兩電極，分子不能穿過離子交換膜）．
（1）Q為電解池的陰極．
（2）陽極的電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑．
（3）電解過程中，采取一定的措施可控制陽極室的pH約為6-8，此時(shí)進(jìn)入濃縮室的OH^-可忽略不計(jì)．0.4L 10g•L^-1乳酸溶液通電一段時(shí)間后，濃度上升為145g•L^-1（溶液體積變化忽略不計(jì)），陰極上產(chǎn)生的H₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為6.72L．（乳酸的摩爾質(zhì)量為90g•mol^-1）

Answer 1

分析 （1）A^-通過陰離子交換膜到左側(cè)生成HA，說明在Q電極上陽離子放電，剩余A^-，陽離子在陰極放電；
（2）電解池中陽極上氫氧根離子失電子生成氧氣；
（3）根據(jù)電極反應(yīng)式結(jié)合原子守恒來計(jì)算．

解答 解：（1）A^-通過陰離子交換膜到左側(cè)生成HA，說明在Q電極上陽離子放電，剩余A^-，陽離子在陰極放電，所以Q為陰極，故答案為：陰；
（2）陽極上是陰離子氫氧根離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，故答案為：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑；
（3）在陽極上發(fā)生電極反應(yīng)：4OH^--4e^-═2H₂O+O₂↑，陰極上發(fā)生電極反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)電極反應(yīng)方程式，則有：HA～H⁺～$\frac{1}{2}$H₂，根據(jù)差值法，乳酸的濃度變化量是$\frac{145g/L-10g/L}{90g/mol}$=1.5mol/L，即生成HA的物質(zhì)的量是1.5mol/L×0.4L=0.6mol，所以產(chǎn)生氫氣是0.3mol即0.3mol×22.4L/mol=6.72L，
故答案為：6.72．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及原電池的工作原理以及應(yīng)用的考查，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是解題的關(guān)鍵，難度中等，注意把握電解池中離子的移動(dòng)方向．