2019高二化学实验5电解饱和食盐水学案
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内发生的现象。
问题探究: 上述实验装置制取氯气和烧碱有何不足? 1、 H2 和 Cl 2 混合遇火发生爆炸不安全 2、 Cl 2 会和 NaOH反应,会使得到的 NaOH不纯 离子交换膜法制烧碱
生阴极: 2H+ +2e -===H2↑ 阳极: 2Cl --2e -===Cl2↑ 由于 H+发生反应变成 H2,破坏了附近水 的电离平衡,促进了水继续电离,结果 在阴极区溶液里 OH-的浓度增大而呈碱 性。
选 C。
5.下列关于“氯碱工业”的说法中,正确的是()
A.“氯碱工业”的原料是 Cl 2 和烧碱
B.“氯碱工业”的主要生产过程是电解饱和食盐水
C.“氯碱工业”的主要产品是纯碱
D.“氯碱工业”消耗的能源主要是热能
【答案】 B
【解析】 A.“氯碱工业”的原料是饱和食盐水,故
A 错误; B.“氯碱工业”的主要生
ClO2 的工艺原理示意
A. a 气体是氯气, b 气体是氢气 B.氯化钠电解槽内每生成 2mol a 气体,转移 2mol e C. ClO2 发生器中阴极的电极反应式为: ClO-3+2H++e-===ClO2↑+H2O
D.为使 a、b 气体恰好完全反应, 理论上每生产 1molClO 2 需要补充 44.8Lb 气体(标
在阳极室我们可以得到氯气
和淡盐水, 阴极室得到了氢气
在电解槽中的阳极室加 入精制饱和 NaCl 溶液, 在阴极室加入含有少量 NaOH的水,中间连有阳离 子交换膜,接通电源
阳极材料:金属钛网(涂钛钌 氧化物) 阴极材料: 碳钢网(有镍涂层) 阳离子交换膜:只允许阳离子 通过
和 NaOH溶液。
阳极室:由于放电能力
Cl 2,在标况下其体积为 56L,D 不正确。本题选 C。
8.以下关于氨碱法与联合制碱法的认识,不正确的是()
A.氨碱法生产纯碱的原料便宜易得,步骤简单,是最早的制碱工艺
B.联合制碱法又称侯氏制碱法,是侯德榜在氨碱法的基础上改造形成的
C.在联合制碱法中,氯化钠的利用率比氨碱法中的高
D.联合制碱法避免了氨碱法中对氯化钙的处理
通电时,为使 Cl 2 被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电
源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()
A. a 为正极, b 为负极; NaClO和 NaCl B. a 为负极, b 为正极; NaClO和 NaCl C. a 为阳极, b 为阴极; HClO和 NaCl D. a 为阴极, b 为阳极; HClO和 NaCl 【答案】 B 7. ClO2 是一种高效安全的杀菌消毒剂。用氯化钠电解法生成 图如下图,发生器内电解生成 ClO2。下列说法正确的是()
2Cl -+2H2O通==电==C=l 2↑+H2↑+2OH-,
D项错误;答案选 A。
4.下列有关氯碱工业的描述,正确的是()
A.氯碱工业是指电解熔融氯化钠制取氯气的方法
B.氯碱工业只能得到氯气和氢氧化钠两种有价值的产品
C.实验室模拟氯碱工业制取氯气后所得溶液呈碱性
D.实验室模拟氯碱工业所得氯气不能直接排放,应用澄清石灰水吸收
D.电解饱和食盐水: 2Cl -+2H+=通=电===Cl 2↑+H2↑
【答案】 A
【解析】 A 项,饱和 Na2CO3 溶液与 CaSO4 发生复分解反应生成更难溶于水的 CaCO3,反应
的离子方程式为 CO23-+CaSO4
CaCO3+SO24-,A 项正确; B 项,电荷不守恒, 得失电子不守恒,
D 正确;故选 A。
9.当电解饱和食盐水时,如果有 0.4 mol 电子发生转移,在标况下产生气体的总 体积是()
由电解槽流出的阴极液中含有 30%的 NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴 极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜;阳极区产物湿氯气经冷却、 干燥、净化、压缩后可得到液氯. (1) 2NaOH+C2l===NaCl+NaClO+H2O (2) H2O+Cl2===HCl+HClO (3) H2+Cl 2===2HCl (4) 2NaOH+C2O===Na2CO3+H2O (5) NaOH+C2O===NaHC3O 因此主要产品有: ①32%氢氧化钠;② 50%氢氧化钠;③固体氢氧化钠 ( 片碱 ) ;④高纯盐酸;⑤工业盐酸;⑥次 氯酸钠;⑦氯气、液氯 ( 液态氯气 ) ;⑧ PVC(聚氯乙烯树脂, 氯碱工业一般都伴随 PVC树脂 ) ; ⑨氢气等
产过程是电解饱和食盐水,产生氯气、氢气和氢氧化钠,故
B 正确; C.“氯碱工业”的蛀
牙生产过程是电解饱和食盐水, 产生氯气、 氢气、氢氧化钠, 没有纯碱生成, 故 C错误;D.“氯
碱工业”消耗的能源主要是电能,故 D 错误;故选 B.
6.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,
( 1)阳离子交换膜,只允许阳离子通过;阴离子交换膜,
只允许阴离子通过
离子交换膜的作用和功能?
( 2)把电解槽隔为阴极室和阳极室
( 3)防止氯气和氢气混合而引起爆炸;避免氯气与氢氧化
钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量和质量
实验室电解饱和食盐水时, 阳
极和阴极材料能否调换, 是否 不能,若阳极材料是活性电极材料,则是电极材料本身先发
电解饱和食盐水
氯碱工业
1、电解饱和食盐水制烧碱、氯气、氢气 2、学会离子交换膜法制烧碱
工业上用电解饱和 NaCl 溶液的方法来制取 NaOH、 Cl 2 和 H2,并以它们为原料生产一系列化
工产品,称为氯碱工业。
2NaCl+2H2O===H2↑+Cl 2↑+2NaOH
阴极: 2H+ +2e -===H2↑
【答案】 A
【解析】 A.氨碱法生产纯碱的原料为食盐和石灰石,便宜易得,但它并非最早的
制碱工艺,最早的制碱方法是路布兰法,故
A 错误; B.联合制碱法又称侯氏制碱法,
是侯德榜在氨碱法的基础上改造形成的, 联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,最
大的优点是把合成氨和纯碱两种产品联合起来,降低了成本,故
A.氯气 B .氢气和氯气 C .氢气和氢氧化钠 D.氯气和氢氧化钠
【答案】 C
电解 【解析】 电解饱和食盐水总反应: 2NaCl+ 2H2O====2=NaOH+H2↑+ Cl 2↑,阳极反应式为: 2Cl -- 2e-===Cl2↑,阴极反应式: 2H++ 2e-===H2↑或 2H2O+2e-===H2↑+2OH- ,因此阴极区的产
物为氢气和氢氧化钠,答案选 C。
3.下列指定反应的离子方程式正确的是()
A.饱和 Na2CO3 溶液与 CaSO4 固体反应: CO23-+CaSO4
CaCO3+SO24-
B.酸化 NaIO3 和 NaI 的混合溶液: I -+IO -3+6H+===I2+3H2O
C. KClO 碱性溶液与 Fe(OH)3 反应: 3ClO-+2Fe(OH)3===2FeO24-+3Cl - +4H++H2O
正确的离子方程式为 5I -+IO-3+6H+===3I2+3H2O,B 项错误; C 项,在碱性溶液中不可能生成 H+, 正确的离子方程式为 3ClO-+2Fe(OH) 3+4OH-===3Cl-+2FeO24-+5H2O,C项错误; D 项,电解饱和食
盐水生成 NaOH、 H2 和 Cl 2 ,电解饱和食盐水的离子方程式为
实验操作 按右图所示的装置,在 U 形管里倒入饱和食盐水, 插入一根石墨棒做阳极, 一根铁棒做阴极。同时在 两边管中各滴入几滴酚 酞试液,并用湿润的碘化 钾试纸检验放出的气体。 接通直流电源后,注意管
实验现象及解释 阳极碳棒上产生的有刺激性气味的气 体( Cl 2)能使湿润的碘化钾试纸变蓝; 阴极铁棒上产生无色无味的气体 ( H2); 阴极区溶液变红。 在食盐水中,存在着 Na+、 H+、Cl -、 OH四种离子, 通电时, Na+、H+向阴极移动, Cl -、OH-向阳极移动,由于放电能力 H+>Na+, Cl ->OH-,因此在两极上分别发
阳极: 2Cl --2e -===Cl2↑
U 形管、电流表、碳棒、铁棒、离子交换膜电解槽、饱和食盐水、酚酞溶液 一般在惰性电极时,阴、阳离子的放电顺序如下: 阴离子放电顺序: S2->I ->Br ->Cl ->OH->含氧酸根 >F阳离子放电顺序: Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al 3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
-
Cl >
百度文库
OH-,2Cl --2e -===Cl2↑;阴极室:
由 于 放 电 能 力 H+>Na+ ,
2H++2e-===H2↑; H+发生反应变
成 H2,破坏了附近水的电离平
衡,促进了水继续电离,结果 在阴极室溶液里 OH-的浓度增
大。
由于阳离子交换膜只允许阳
+
离子通过,只允许 Na 通过, 而 Cl - 、OH-和气体则不能通过, 所以 Na+通过交换膜进入到阴 极室与 OH-形成 NaOH溶液
【答案】 C 【解析】 A.金属做阳极, 阳极是活泼金属铁本身放电, 电极反应方程式为: Fe-2e -===Fe2+,
故 A 错误; B.选用碳棒作为阴、阳极材料,电解饱和食盐水时,阴极反应式为: 2H2 O-2e-===2OH-+H2↑,阳极反应式为: 2Cl --2e -===Cl2↑,阴极产物为 NaOH和氢气,无氯气,
况下)
【答案】 C
【解析】由图中信息可知,电解食盐水时,阳极生成氯酸钠,阴极生成氢气,所以
a
为氢气;氯酸钠与盐酸发生反应生成二氧化氯和氯气,所以
b 为氯气。 A.a 气体是氢气,
b 气体是氯气, A 不正确; B.氯化钠电解槽内每生成 2mol 氢气,转移 4mol e-,B 不正确;
C. ClO2 发生器中发生的反应是: 2ClO-3+4H++2Cl -===2ClO2↑ +Cl2↑+2H2O,电解时,阴极的
电极反应式为 ClO-3 +2H++e-===ClO2↑+H2O,C 正确; D.由 C的分析可知,每生成 1mol ClO2,
需要 1molClO-3,同时生成 0.5mol 氯气,根据电子守恒氯化钠电解槽内每生成
1molNaClO3
同时生成 3molH2,为使 a、b 气体恰好完全反应, 理论上每生产 1mol ClO2 需要补充 2.5mol
1.氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法
中正确的说法是()
A.可以选用炭棒作为阴、阳极材料,但阳极材料也可以用铁棒
B.用湿润的淀粉 KI 试纸靠近阴极区域,试纸变蓝
C.电解过程中,在阴极区域溶液中滴加酚酞,溶液变红色
D.实验结束后将溶液搅拌,然后用 pH 试纸检验,溶液呈中性
也能得到强氧化钠溶液、氢
生氧化反应,阳极: Fe-2e - ===Fe2+
气、氯气?
阴极室加入的纯水中为什么
为了在电解开始时增强溶液的导电性,便于电解更好、更快
加入少量的 NaOH? 为什么要按上述方式加料?
的进行 通电时, 水在阴极表面放电生成 H2,Na+穿过离子膜由阳极室
—
进入阴极室,导出的阴极液中含有 NaOH; Cl 则在阳极表面 放电生成 Cl 2。电解后的淡盐水从阳极导出。
【答案】 C
【解析】 A.氯碱工业是指电解氯化钠溶液制取烧碱的方法,
电解熔融氯化钠是制取钠的
方法,故 A 错误; B.氯碱工业能得到氯气、氢气、氢氧化钠三种有价值的产品,故
B 错误;
C.氯碱工业制取氯气后所得溶液是氢氧化钠溶液,溶液呈碱性,故
C 正确; D.氯气有毒,
实验室模拟氯碱工业所得氯气不能直接排放, 尾气处理用氢氧化钠溶液吸收, 故 D 错误; 故
B 正确; C.联合制碱
法最大的优点是使食盐的利用率提高到 96%以上,废弃物少,故 C 正确; D.联合制碱
法把合成氨和纯碱两种产品联合起来, 将碱厂的无用的成分氯离子来代替价格较高的硫
酸固定氨厂里的氨, 制取氮肥氯化铵; 从而不再生成没有多大用处, 又难于处理的氯化
钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,故
试纸不会变蓝,故 B 错误; C.用惰性材料作阴极,电解饱和食盐水阴极上氢离子放电,同
时得到氢氧根离子,在阴极区域溶液中滴加酚酞,溶液变红色,故
C 正确; D.电解一段时
间后,所得的电解质溶液是氢氧化钠溶液,将电解液全部转移到烧杯中,会显示碱性;故
D
错误;故答案为 C。
2.工业上电解食盐水的阴极区产物是()