Question

【題目】陽離子交換膜電解槽運(yùn)用到氯堿工業(yè)，使產(chǎn)品的純度大大提高，主要?dú)w功于陽離子交換膜的嚴(yán)格把關(guān)，它只允許陽離子自由通過，其工作原理如圖所示。

（1）在氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水制備氫氣、氯氣和氫氧化鈉溶液時(shí)，飽和食鹽水的入口應(yīng)該是______（填“C”或“D”）。

（2）該裝置也可用于物質(zhì)的提純，工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)（如SO42-），可以用陽離子交換膜電解槽電解提純。除去雜質(zhì)后氫氧化鉀溶液從液體出口_________（填“A”或“B”）導(dǎo)出。

（3）陽離子交換膜的誕生極大促進(jìn)了電解工業(yè)的發(fā)展，我們不妨大膽設(shè)想，假設(shè)陰離子交換膜也已經(jīng)誕生，同時(shí)使用陽離子交換膜和陰離子交換膜電解硫酸鈉溶液，可以同時(shí)制備產(chǎn)品氫氣、氧氣、氫氧化鈉溶液和硫酸溶液四種物質(zhì)。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，請(qǐng)你指出硫酸鈉溶液的入口是_______（填“C”“G”或“D”）。

Answer 1

【答案】C B G

【解析】

（1）在氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水制備出氯氣，且中間隔膜為陽離子交換膜，陽極的電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-在陽極放電；

（2）用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，陽極的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e- =O2↑+4H+，陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K+和H+通過，在陰極留下的OH濃度增大，在陰極區(qū)聚集大量的K+和OH，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出；

（3）電解硫酸鈉溶液時(shí)，陽極上氫氧根離子放電，則溶液中含有氫離子，硫酸根離子、氫離子構(gòu)成硫酸溶液，所以在陽極附近形成硫酸溶液；陰極上氫離子放電，溶液中含有氫氧根離子，鈉離子、氫氧根離子構(gòu)成NaOH溶液，所以陰極附近存在NaOH溶液。

（1）在氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水制備出氯氣，且中間隔膜為陽離子交換膜，陽極的電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-在陽極放電，則飽和食鹽水應(yīng)從C口進(jìn)入；

故答案為：C；

（2）用陽離子交換膜電解法除去工業(yè)品氫氧化鉀溶液中的雜質(zhì)含氧酸根，相當(dāng)于電解水，陽極的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e- =O2↑+4H+，陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，在陰極和陽極之間有陽離子交換膜，只允許陽離子K+和H+通過，在陰極留下的OH濃度增大，在陰極區(qū)聚集大量的K+和OH，從而產(chǎn)生純的氫氧化鉀溶液，除雜后的氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出，則工業(yè)品氫氧化鉀溶液應(yīng)從C口加入，D口加入稀的KOH溶液進(jìn)行電解；

故答案為：B；

（3）電解硫酸鈉溶液時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為：2H2O-4e-=O2↑+4H+，陰極的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，且在電解池中陽離子移動(dòng)向陰極，陰離子移動(dòng)向陽極，從G口加入硫酸鈉溶液，Na+通過陽離子交換膜移動(dòng)向陰極，SO42-通過陰離子交換膜移動(dòng)向陽極，則在陰極生成氫氧化鈉和氫氣，陽極生成硫酸和氧氣；

故答案為：G。