Question

工业上生产氯气，常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分．下图（左图）为电解槽的示意图．
（1）这种阳离子交换膜，只允许溶液中的______通过．（填下列微粒的编号）
①H₂②Cl₂③H⁺④Cl^-⑤Na⁺⑥OH^-
（2）写出在电解过程中阳极发生的电极方程式：______．
（3）已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标况下的氢气896L，而且两边的水不能自由流通．则理论上计算，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为______．
（4）某化学课外兴趣小组设计了用电解法制取乙醇钠的工业方法，所用的电解槽如图所示，设计要求：①所用的交换膜不能让分子自由通过；②电解过程中消耗的原料是氢氧化钠和乙醇．回答下列问题：
①写出在电解过程中阴极发生的电极方程式______．
②最后从乙醇钠的乙醇溶液中分离得到纯净乙醇钠固体的方法是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阴离子、分子不能通过；
（2）电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，发生失电子的氧化反应；
（3）根据氢气的体积计算生成的氢氧化钠的质量、溶液减少的氢气的质量、溶液增加的质量（钠的质量），再根据质量分数公式计算即可；
（4）①电解池中和电源的负极相连的是电解池的阴极，发生得电子的还原反应；
②从溶液中析出溶质的方法是蒸发结晶，可类比食盐的蒸发结晶．
解答：解：（1）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子、氢离子通过，而阴离子和分子均不能通过，故答案为：③⑤；
（2）电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，阳极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）氢气的质量==；电解水时，生成氢气与氢氧化钠的物质的量之比为1：2，所以生成氢氧化钠的质量=2×40g/mol=3200g，溶液增加的质量为增加的钠元素的质量减去生成氢气的质量=2×-80g=1760g；溶液中溶质氢氧化钠的质量为10000g×10%+3200g=4200g，溶液的质量为10000g+1760g=11760g，
电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数==35.7%，
故答案为：35.7%；
（4）①电解池中和电源的负极相连的是电解池的阴极，阴极上乙醇得电子发生还原反应，即2CH₃CH₂OH+2e^-=2CH₃CH₂O^-+H₂↑．
故答案为：2CH₃H₂OH+2e^-=2CH₃CH₂O^-+H₂↑；
 ②从溶液中析出溶质的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶．
点评：本题考查了电解原理等知识点，难度不大，易错题是（3）题，注意电解氢氧化钠溶液时，氢气与氢氧根离子的物质的量之比为1：2，明确溶液增加质量的计算方法．