Question

電解食鹽水使用的離子交換膜電解槽裝置如圖所示．經(jīng)過凈化精制的飽和食鹽水不斷送入陽極室，向陰極室不斷加入稀NaOH溶液．陽離子交換膜具有很好的選擇性，它只允許陽離子通過．
（1）不能用普通鋼代替鈦合金做陽極的原因是（用電極反應(yīng)式表示）

Fe-2e^-=Fe²⁺

；電解過程中生產(chǎn)的NaOH溶液從

B

口（填“A”或“B”）流出．
（2）在實(shí)際生產(chǎn)中，陽極得到氣體的體積總是小于陰極所得氣體體積，導(dǎo)致該現(xiàn)象的可能原因是

氯氣在水中的溶解性比氫氣大

．
（3）一氯堿廠每天消耗234tNaCl．
①這些NaCl能生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的NaOH溶液多少噸？

500t

同時(shí)至少需消耗多少電量（電子的電量為：1.60×10^-19C）？

3.85×10¹¹C

     
②若將該廠每天產(chǎn)生的H₂、Cl₂在一定條件下反應(yīng)生成的HCl溶于水，可制得物質(zhì)的量濃度為11.50mol/L的鹽酸的體積為（假定生產(chǎn)中H₂、Cl₂的利用率均為92%．計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）

3.20×10⁵L

．

Answer 1

分析：（1）Fe連接電源正極，會(huì)放電生成亞鐵離子；溶液中陽離子向陰極移動(dòng)，故鈉離子由左側(cè)通過陽離子交換膜移到右側(cè)，應(yīng)從B口放出NaOH溶液；
（2）氯氣在水中的溶解性比氫氣大；
（3）①根據(jù)2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑計(jì)算生成氫氧化鈉溶液的質(zhì)量；
根據(jù)n=

m

M

計(jì)算n（NaCl），進(jìn)而計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，據(jù)此計(jì)算消耗電量；
②根據(jù)方程式計(jì)算生成的氫氣、氯氣的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算生成n（HCl），再根據(jù)V=

n

c

計(jì)算．

解答：解：（1）Fe連接電源正極，會(huì)放電生成亞鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺；
溶液中陽離子向陰極移動(dòng)，故鈉離子由左側(cè)通過陽離子交換膜移到右側(cè)，應(yīng)從B口放出NaOH溶液，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；B；
（2）由于氯氣在水中的溶解性比氫氣大，陽極得到氣體的體積總是小于陰極所得氣體體積，可能是由于氯氣在水中的溶解性比氫氣大導(dǎo)致，
故答案為：氯氣在水中的溶解性比氫氣大；
（3）①令能生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的NaOH溶液x噸，則：
2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
117             80
234t           xt×32%
所以117：：24t=80：xt×32%
解得x=500，
n（NaCl）=

234×106g

58.5g/mol

=4×10⁶mol，故轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=4×10⁶mol×1=4×10⁶mol，故消耗電量為=4×10⁶mol×6.02×10²³mol^-1×1.6×10^-19C=3.85×10¹¹C；
故答案為：500t；3.85×10¹¹C；
②由①中可知，生成的氫氣、氯氣的物質(zhì)的量都為2×10⁶mol，故可以生成n（HCl）=2×10⁶mol×92%×2=3.68×10⁶mol，故可以制得物質(zhì)的量濃度為11.50mo1/L的鹽酸的體積為

3.68×106mol

11.5mol/L

=3.20×10⁵L，
故答案為：3.20×10⁵L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電解原理、電解計(jì)算等，難度中等，清楚發(fā)生的反應(yīng)是解題關(guān)鍵，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．