工业上生产氯气，常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分．图1为电解槽的示意图．（1）这种阳离子交换膜，只允许溶液中

Question

工业上生产氯气，常用电解槽中电解饱和食盐水，为了避免电解产物之间发生反应，常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分．图1为电解槽的示意图．

（1）这种阳离子交换膜，只允许溶液中的______通过．（填下列微粒的编号）
①H₂    ②Cl₂   ③H⁺   ④Cl^-   ⑤Na⁺   ⑥OH^-
（2）写出在电解过程中阳极发生的电极方程式：______．
（3）已知某电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10kg，每小时能收集到标况下的氢气896L，而且两边的水不能自由流通．则理论上计算，电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为______．
（4）某化学课外兴趣小组设计了用电解法制取乙醇钠的工业方法，所用的电解槽如图2所示，设计要求：①所用的交换膜不能让分子自由通过；②电解过程中消耗的原料是氢氧化钠和乙醇．回答下列问题：
写出在电解过程中阳极发生的电极方程式______．
②最后从乙醇钠的乙醇溶液中分离得到纯净乙醇钠固体的方法是：______．
（5）如图3所示的是一个燃料电池的示意图，当此燃料电池工作时，
①如果a极通入H₂，b极通入O₂，NaOH溶液作电解质溶液，则负极发生的电极方程式：______．
②如果a极通入CH₄，b极通入O₂，NaOH作电解质溶液，则负极发生的电极方程式：______．

Answer 1

（1）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子、氢离子通过，而阴离子和分子均不能通过，故答案为：③⑤；
（2）电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极，阳极上氯离子发生失电子的氧化反应，即2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（3）氢气的质量=(V)/(Vm)M=(896L)/(22.4L/mol)×2g/mol=80g；电解水时，生成氢气与氢氧化钠的物质的量之比为1：2，所以生成氢氧化钠的质量=2×(896L)/(22.4L/mol)×40g/mol=3200g，溶液增加的质量为增加的钠元素的质量减去生成氢气的质量=2×(896L)/(22.4L/mol)-80g=1760g；溶液中溶质氢氧化钠的质量为10000g×10%+3200g=4200g，溶液的质量为10000g+1760g=11760g，
电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数=(4200g)/(11760g)×100%=35.7%，
故答案为：35.7%；
（4）①电解池中和电源的负极相连的是电解池的阴极，和电源的正极相连的是阳极，阴极上乙醇得电子发生还原反应，阳极上是氢氧根离子失电子的氧化反应，即4OH^-+4e-=2H₂O+O₂↑，故答案为：4OH^-+4e-=2H₂O+O₂↑；
 ②从溶液中析出溶质的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶．
（5）①如果a极通入H₂，b极通入O₂，NaOH溶液作电解质溶液，则负极是氢气发生失电子的氧化反应，电极方程式为：H₂+20H^--2e-=2H₂O，故答案为：H₂+20H^--2e-=2H₂O；           
②如果a极通入CH₄，b极通入O₂，NaOH作电解质溶液，则负极是甲烷发生失电子的氧化反应，电极方程式为：CH₄-10OH^-+8e-=CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄-10OH^-+8e-=CO₃^2-+7H₂O．