Question

【題目】工業上電解制堿的技術是用陽離子交換膜法，主要原料是飽和食鹽水。圖一為陽離子交換膜法電解原理示意圖。請回答下列問題：

（1）反應的離子方程式是___。A、B、C、D所對應物質化學式分別為__________、____、______、_______，每通過0.1mol電子，就有0.1mol____（填離子符號）通過離子交換膜。

（2）若上述電解過程中用陰離子交換膜代替陽離子交換膜（已知：3Cl2 +6OH- = 5Cl-+ClO3-+3H2O），下列說法正確的組合是___________。

A．電解結束時，右側溶液中含有ClO3—

B．電解槽內發生反應的總化學方程式為：NaCl + 3H2O NaClO3 + 3H2↑

C．用陰離子交換膜后，電解槽內兩個電極發生的電極反應與原來一樣

D．用陰離子交換膜后，陽離子的定向移動方向與原來相反

（3）如果用熔融碳酸鹽CO燃料電池供電，圖二為其工作原理，A、B極的電極反應分別是____、_______________。

Answer 1

【答案】2Cl-+2H2O 電解 2OH-+H2↑+Cl2↑ NaCl NaOH Cl2 H2 Na+ ABC 2CO+2CO32- - 4e- = 4CO2 O2+2CO2+4e- =2CO32-

【解析】

（1）根據題中信息，對飽和食鹽水進行電解，制取堿，反應的離子方程式是2Cl-+2H2O 電解 2OH-+H2↑+Cl2↑；根據裝置圖結構，左邊電極與電源正極相連，故左邊的電極為陽極，陰離子在該電極失電子發生氧化反應，右邊的電極與電源的負極相連，右邊電極為陰極，陽離子在該電極得電子，發生還原反應，根據化學反應方程式得失電子可得，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣和氫氧化鈉，陽離子向陰極移動，A應補充NaCl，B補稀的NaOH，因此電解時，A為NaCl，B為NaOH，C為 Cl2，D為H2，電解池中間為陽離子交換膜，只允許陽離子通過，該電解池中的陽離子主要為鈉離子。當每通過0.1mol電子，就有0.1mol Na+通過離子交換膜。

答案為： 2Cl-+2H2O 電解 2OH-+H2↑+Cl2↑；NaCl； H2O；Cl2； H2； Na+

（2）A．電解時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣同時電極附近生成氫氧根離子，氫氧根離子通過陰離子交換膜移向陽極，氯氣和氫氧根離子反應生成氯酸根離子，電解結束時，溶液呈電中性，則右側溶液中含有ClO3-，故A正確；

B．電解時，陰極上氫離子放電，陽極上氯離子放電生成氯酸根離子，電池反應式為：NaCl + 3H2O NaClO3 + 3H2↑，故B正確；

C．無論使用陰離子交換膜還是陽離子交換膜，陽極上都是氯離子放電、陰極上都是氫離子放電，所以電解槽內兩個電極發生的電極反應與原來一樣，故C正確；

D．無論使用陰離子交換膜還是陽離子交換膜，陽離子都向陰極移動，故D錯誤；

答案為：ABC。

（3）根據圖二其工作原理，A電極上CO和CO32-轉變為CO2，碳的化合價+2價變為+4價，化合價升高失電子，發生氧化反應，故A為負極；B電極上O2和CO2轉變為CO32-，樣的化合價從0價變為-2價，化合價降低得電子，發生還原反應，B為正極。電極反應分別是A：2CO+2CO32- - 4e- = 4CO2 ，B：O2+2CO2+4e- =2CO32-；

答案為：2CO+2CO32- - 4e- = 4CO2；O2+2CO2+4e- =2CO32-