Question

12．氯化鈉在日常生活和工業生產中都有廣泛應用．

（1）某學生制作了一種家用消毒液發生器，用石墨作電極電解飽和NaCl溶液，裝置如圖1所示，通電時，為使Cl₂被充分吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，該裝置中電解α的名稱為負極．
（2）氯堿工業中，利用陽離子交換膜（陽離子能通過交換膜，陰離子和氣體分子不能通過）電解飽和食鹽水以制取的NaOH和氯氣的原理如圖2所示：
①溶液A的溶質是NaOH．
②電解飽和食鹽水的離子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑．
③圖2中陽離子交換膜的作用為既能防止氯氣和氫氣混合產生爆炸，還可以避免氯氣和氫氧化鈉之間的反應．
（3）工業上可在調控不同pH的條件下，利用無隔膜電解法獲得NaClO₃和NaClO，已知在濃食鹽水中有效氯（Cl₂、HClO、ClO^-）濃度分布于pH關系如圖3所示：
①已知：2HClO+ClO-=ClO₃^-+2Cl^-+2H⁺，若欲利用無隔膜電解法制備NaClO₃，應控制溶液的pH在7-7.5范圍內．制備過程中，向電解液中加入一定量的Na₂Cr₂O₇能起自動調節酸堿度作用，其原理是（用離子方程式表示）Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺．
②無隔膜電解法制備NaClO時，應控制溶液pH＞10，若pH過大，則陽極就有O₂生成，其電極反應式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）由裝置圖可知上端應生成氫氣，則a為負極；
（2）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，同時陰極附近還生成氫氧根離子，陽離子交換膜只允許陽離子通過，還可以防止兩極產物之間的反應，據此回答判斷；
（3）①根據圖中氯酸根離子的存在所需的pH來判斷即可，在一定條件下，Na₂Cr₂O₇可以和鉻酸鈉之間相互轉化；
②在電解池的陽極上是陰離子失電子的氧化反應，據此回答．

解答 解：（1）用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，若通電時，為使生成的Cl₂被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，則電解池的下端產生的是氯氣，上端產生的是氫氣，電解池的陰極上是陽離子氫離子得電子發生得電子的還原反應，生成氫氣，在陽極上是陰離子氯離子發生失電子的氧化反應，生成氯氣，所以a是負極，b是正極，氯氣和氫氧化鈉反應的實質是：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，
故答案為：負；
（2）①用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，同時陰極附近還生成氫氧根離子，所以A溶液是NaOH，故答案為：NaOH；
②用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液時，陽極上氯離子放電、陰極上氫離子放電，同時陰極附近還生成氫氧根離子，電池反應式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+Cl₂↑+H₂↑；
③裝置中的陽離子交換膜只能讓陽離子通過，不能讓陰離子通過，既能防止氯氣和氫氣混合產生爆炸，還可以避免氯氣和氫氧化鈉之間的反應，故答案為：既能防止氯氣和氫氣混合產生爆炸，還可以避免氯氣和氫氧化鈉之間的反應；
（3）①根據圖中氯酸根離子的存在所需的pH知道，若欲利用無隔膜電解法制備NaClO₃，應控制溶液的pH在7-7.5；制備過程中，向電解液中加入一定量的Na₂Cr₂O₇，
發生反應：Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺，起到自動調節酸堿度作用，故答案為：7-7.5；Cr₂O₇^2-+H₂O?2CrO₄^2-+2H⁺；
②在電解池的陽極上是陰離子氫氧根離子失電子的氧化反應，即4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，有氧氣生成，故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．

點評 本題主要考查了電解池的原理的應用，為高頻考點，側重于學生的分析能力的考查，明確發生的電極反應及“使Cl₂被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液”即可解答，題目難度不大．