Question

（12分） 最新研究發現，用隔膜電解法處理高濃度乙醛廢水具有工藝流程簡單、電耗較低等優點，其原理是使乙醛分別在陰、陽極發生反應，轉化為乙醇和乙酸，總反應為：2CH₃CHO + H₂OCH₃CH₂OH + CH₃COOH

實驗室中，以一定濃度的乙醛—Na₂SO₄溶液為電解質溶液，

模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置示意圖如右圖所示。

（1）若以甲烷燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應通入           （填化學式）氣體。

（2）電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產生無色氣體。電極反應如下：   

陽極：① 4OH^- - 4e^- == O₂↑+ 2H₂O

②                                       

陰極：①                                       

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

（3）電解過程中，陰極區Na₂SO₄的物質的量       （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（4）已知：乙醛、乙醇的沸點分別為20.8℃、78.4℃。從電解后陰極區的溶液中分離出乙醇粗品的方法是                      。

（5）在實際工藝處理中，陰極區乙醛的去除率可達60%。若在兩極區分別注入1 m³乙醛的含量為3000 mg/L的廢水，可得到乙醇             kg（計算結果保留小數點后1位）。

 

Answer 1

【答案】

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

（4）蒸餾（5）1.9

【解析】（1）電解池中和電源負極相連的是陰極，所以b是負極，a是正極。原電池中負極失去電子，所以甲烷在負極通入。

（2）電解池中陽極失去電子，所以陽極除OH^－放電以外，乙醛也失去電子，被氧化生成乙酸，方程式為CH₃CHO -2e^- + H₂O == CH₃COOH + 2H⁺；陰極得到電子，所以陰極除乙醛也得到電子，被還原生成乙醇外，氫離子得到電子，方程式為4H⁺ + 4e^- == 2H₂↑。

（3）根據（2）可知，硫酸鈉不參與反應，所以硫酸鈉的物質的量不變。

（4）根據乙醇和乙醛的沸點相差較大可知，要分離二者，應該采用蒸餾。

（5）根據電極反應式可知，陰極區生成的乙醇是。