Question

【題目】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 。

②CH3CHO+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）電解過程中，某時刻測定了陽極區溶液中各組分的物質的量，其中Na2SO4與CH3COOH的物質的量相同。下列關于陽極區溶液中各微粒濃度關系的說法正確的是 （填字母序號）。

a. c(Na+)不一定是c(SO42－)的2倍

b. c(Na+)＝2c(CH3COOH)+2c(CH3COO－)

c. c(Na+)+c(H+)＝c(SO42－)+c(CH3COO－)+c(OH－)

d. c(Na+)＞c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)

（5）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 。

Answer 1

【答案】（1）CH4

（2）CH3CHO－2e－＋H2O＝CH3COOH＋2H＋

2H＋＋2e－＝H2↑或4H2O＋4e－＝2 H2↑＋4OH－

（3）不變

（4）abd

（5）蒸餾

【解析】

試題分析：（1）與電源負極相連的是陰極，則b電極是負極，所以若以甲烷燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極應通入CH4氣體。

（2）電解池中陽極失去電子，除了氫氧根放電外，乙醛失去電子轉化為乙酸，反應的電極反應式外CH3CHO－2e－＋H2O＝CH3COOH＋2H＋；陰極得到電子，除了乙醛得到電子轉化為乙醇以外，溶液中的氫離子也得到電子轉化為氫氣，電極反應式為2H＋＋2e－＝H2↑。

（3）電解過程中硫酸根離子不參與電極反應，又因為存在陰離子交換膜，則陰極區Na2SO4的物質的量不變；

（4）a．鈉離子通過陽離子交換膜向陰極區移動，則c(Na+)不一定是c(SO42－)的2倍，a正確；b.根據物料守恒可知c(Na＋)＝2c(CH3COOH)＋2c(CH3COO－)，b正確；c．根據電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO42－)＋c(CH3COO－)＋c(OH－)可知c(Na＋)＋c(H＋)＝c(SO42－)＋c(CH3COO－)＋c(OH－)是錯誤的，c不正確；d．醋酸是一元弱酸，電離常數小，則溶液中c(Na+)＞c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)，d

正確，答案選abd.

（5）已知：乙醛、乙醇的沸點分別為20.8 ℃、78.4 ℃，由于二者互溶，所以從電解后陰極區的溶液中分離出乙醇粗品的方法是蒸餾。