Question

（12分） 最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应为：2CH₃CHO + H₂OCH₃CH₂OH + CH₃COOH

实验室中，以一定浓度的乙醛—Na₂SO₄溶液为电解质溶液，

模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如右图所示。

（1）若以甲烷燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入           （填化学式）气体。

（2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。电极反应如下：   

阳极：① 4OH^- - 4e^- == O₂↑+ 2H₂O

②                                       

阴极：①                                       

② CH₃CHO + 2e^- + 2H₂O == CH₃CH₂OH + 2OH^-

（3）电解过程中，阴极区Na₂SO₄的物质的量       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8℃、78.4℃。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是                      。

（5）在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m³乙醛的含量为3000 mg/L的废水，可得到乙醇             kg（计算结果保留小数点后1位）。

 

Answer 1

【答案】

（1）CH₄（2）CH₃CHO -2e^- + H₂O == CH₃COOH + 2H⁺  4H⁺ + 4e^- == 2H₂↑或4H₂O + 4e^- == 2H₂↑+ 4OH^- （写成“2H⁺ + 2e^- == H₂↑”不扣分）（3）不变

（4）蒸馏（5）1.9

【解析】（1）电解池中和电源负极相连的是阴极，所以b是负极，a是正极。原电池中负极失去电子，所以甲烷在负极通入。

（2）电解池中阳极失去电子，所以阳极除OH^－放电以外，乙醛也失去电子，被氧化生成乙酸，方程式为CH₃CHO -2e^- + H₂O == CH₃COOH + 2H⁺；阴极得到电子，所以阴极除乙醛也得到电子，被还原生成乙醇外，氢离子得到电子，方程式为4H⁺ + 4e^- == 2H₂↑。

（3）根据（2）可知，硫酸钠不参与反应，所以硫酸钠的物质的量不变。

（4）根据乙醇和乙醛的沸点相差较大可知，要分离二者，应该采用蒸馏。

（5）根据电极反应式可知，阴极区生成的乙醇是。