2019高二化学实验5电解饱和食盐水学案

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
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。
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
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
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
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
【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，
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
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
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，
【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
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
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（）
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，
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+
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（）
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
【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
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
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