Question

目前世界上比較先進的電解制堿技術是離子交換法，如圖為離子交換膜法電解飽和食鹽水的原理示意圖．
（1）下列說法不正確的是

D

A．從E口逸出的氣體是H₂
B．從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強導電性
C．標準狀況下每生成22.4L Cl₂，便產生2mol NaOH
D．粗鹽水中含Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、SO₄^2-等離子，精制時先加  Na₂CO₃溶液
（2）現有離子交換膜A和B將電解槽分為I、II、III三個區域（下圖所示），在這種電解池中電解Na₂SO₄溶液可制得氫氧化鈉、硫酸等物質．A為

陽

離子交換膜、B為

陰

離子交換膜（填“陰”或“陽”），電極均為惰性電極．Na₂SO₄溶液應該在

Ⅱ

區（填“I”、“II”、“III”）加入．通電電解時陰極的電極反應式為

2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-

，在III區得到

H₂SO₄溶液、氧氣

．當外電路總共通過30mol電子時，生成的NaOH 960克，則電解過程中能量的轉化率為：

80%

．

Answer 1

分析：（1）A、根據電解飽和食鹽水的原理來回答；
B、電解飽和食鹽水時，大量的氫氧化鈉在陰極附近析出；
C、根據電解方程式來計算；
D、粗鹽提純時，碳酸鈉一定要加在氯化鋇之后．
（2）電解Na₂SO₄溶液時，陽極生成的是氧氣，陰極生成的是氫氣，根據離子交換膜的特點來判斷加入硫酸鈉的位置，電解過程中能量的轉化率=

實際上獲得氫氧化鈉的質量

理論上獲得氫氧化鈉的質量

×100%．

解答：解：（1）A、電解飽和食鹽水時，大量的氫氧化鈉在陰極附近析出，所以E極為陰極，放電的是氫離子，生成氫氣，故AZ正確；
B、電解飽和食鹽水時，大量的氫氧化鈉在陰極附近析出，可以從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強導電性，故B正確；
C、電解方程式為：2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，標準狀況下每生成22.4L 即1mol的Cl₂，便產生2molNaOH，故C正確；
D、粗鹽提純時，碳酸鈉一定要加在氯化鋇之后，可可以將多余的鋇離子除掉，故D錯誤．
故選D．
（2）電解Na₂SO₄溶液時，和電源的正極相連的是陽極，該電極氫氧根離子放電生成的是氧氣，和電源的負極相連的是陰極，該極上氫離子放電，生成的是氫氣，所以A為陽離子交換膜，B為陰離子交換膜，Na₂SO₄溶液應該在Ⅱ區加入，陰極是溶液中水電離出的氫離子放電，電極反應式為：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，在III區是氫氧根放電，該極區生成硫酸和氧氣，根據電極反應：2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-，當轉移30mol電子時，生成氫氧化鈉為30mol，即1200g，所以電解過程中能量的轉化率=

960g

1200g

×100%=80%．
故答案為：陽；陰；Ⅱ；2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-；H₂SO₄溶液、氧氣；80%．

點評：本題是對電解原理綜合知識的考查，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．