Question

目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换法，如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图．
（1）下列说法不正确的是

D

A．从E口逸出的气体是H₂
B．从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C．标准状况下每生成22.4L Cl₂，便产生2mol NaOH
D．粗盐水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等离子，精制时先加  Na₂CO₃溶液
（2）现有离子交换膜A和B将电解槽分为I、II、III三个区域（下图所示），在这种电解池中电解Na₂SO₄溶液可制得氢氧化钠、硫酸等物质．A为

阳

离子交换膜、B为

阴

离子交换膜（填“阴”或“阳”），电极均为惰性电极．Na₂SO₄溶液应该在

Ⅱ

区（填“I”、“II”、“III”）加入．通电电解时阴极的电极反应式为

2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-

，在III区得到

H₂SO₄溶液、氧气

．当外电路总共通过30mol电子时，生成的NaOH 960克，则电解过程中能量的转化率为：

80%

．

Answer 1

分析：（1）A、根据电解饱和食盐水的原理来回答；
B、电解饱和食盐水时，大量的氢氧化钠在阴极附近析出；
C、根据电解方程式来计算；
D、粗盐提纯时，碳酸钠一定要加在氯化钡之后．
（2）电解Na₂SO₄溶液时，阳极生成的是氧气，阴极生成的是氢气，根据离子交换膜的特点来判断加入硫酸钠的位置，电解过程中能量的转化率=

实际上获得氢氧化钠的质量

理论上获得氢氧化钠的质量

×100%．

解答：解：（1）A、电解饱和食盐水时，大量的氢氧化钠在阴极附近析出，所以E极为阴极，放电的是氢离子，生成氢气，故AZ正确；
B、电解饱和食盐水时，大量的氢氧化钠在阴极附近析出，可以从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性，故B正确；
C、电解方程式为：2NaCl+2H₂O

通电  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，标准状况下每生成22.4L 即1mol的Cl₂，便产生2molNaOH，故C正确；
D、粗盐提纯时，碳酸钠一定要加在氯化钡之后，可可以将多余的钡离子除掉，故D错误．
故选D．
（2）电解Na₂SO₄溶液时，和电源的正极相连的是阳极，该电极氢氧根离子放电生成的是氧气，和电源的负极相连的是阴极，该极上氢离子放电，生成的是氢气，所以A为阳离子交换膜，B为阴离子交换膜，Na₂SO₄溶液应该在Ⅱ区加入，阴极是溶液中水电离出的氢离子放电，电极反应式为：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，在III区是氢氧根放电，该极区生成硫酸和氧气，根据电极反应：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，当转移30mol电子时，生成氢氧化钠为30mol，即1200g，所以电解过程中能量的转化率=

960g

1200g

×100%=80%．
故答案为：阳；阴；Ⅱ；2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；H₂SO₄溶液、氧气；80%．

点评：本题是对电解原理综合知识的考查，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．