Question

工业上通过电解饱和氯化钠溶液的方法获得氢氧化钠和氯气，图为某实验小组自制的电解饱和食盐水的简易装置

工业上通过电解饱和氯化钠溶液的方法获得氢氧化钠和氯气，图为某实验小组自制的电解饱和食盐水的简易装置，（1）写出电解饱和氯化钠溶液时，总离子反应方程式：______．（2）下列有关说法正确的是A．电解一段时间后，往蛋壳内溶液中滴加几滴紫色石蕊试液，先变红后又褪色B．蛋壳表面缠绕铁丝发生氧化反应C．为增强导电性，可将石墨棒换成铜电极D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触（3）电解200mL 0.5mol/L的NaCl溶液，在标准状况下，阴极收集到2.24L气体时，阳极产生的气体为______L，常温下，若将电解后的溶液稀释至1L，则溶液的pH约为______；若将阳极生成的气体通入电解后的溶液中，反应的离子方程式为______，充分反应后，则所得溶液中阴离子的浓度由大到小依次是______．（4）若将电解后阳极所产生的气体全部通入1mol/L 500mL Na2SO3的溶液中，使之充分反应（假设溶液的体积变化忽略不计），则所得溶液中SO42-的物质的量浓度最多为______ mol/L．

Answer 1

（1）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电，阴极上氢离子放电，同时溶液中生成氢氧化钠，所以电池反应式为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（2）A．电解时，阳极上生成氯气，阴极上析出氢气，氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸有漂白性，所以往蛋壳内溶液中滴加几滴紫色石蕊试液，先变红后又褪色，故正确；
B．蛋壳表面缠绕铁丝作阴极，阴极上得电子发生还原反应，故错误；
C．将石墨棒换成铜电极，阳极上铜失电子生成铜离子，所以阳极上得不到氯气，故错误；
D．氯气在石墨棒上生成，氢气在铁丝上生成，所以蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触，故正确；
故选AD；
（3）电解200mL 0.5mol/L的NaCl溶液，在标准状况下，阴极收集到2.24L气体时，转移电子的物质的量=

2.24

22.4

mol×2＝0.2mol，氯离子完全放电时，转移电子的物质的量=0.5mol/L×0.2L=0.1mol，还有0.1mol电子是氢氧根离子失去的电子，所以生成氧气的体积=

0.2mol?0.1mol

4

×22.4L/mol=0.56L，生成氯气的体积=

0.1mol

2

×22.4L/mol=1.12L，所以阳极上生成气体体积为（0.56+1.12）L=1.68L；
2Cl^-+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2OH^-知，在标准状况下，阴极收集到2.24L气体时，生成氢氧化钠的物质的量为

2.24

22.4

mol×

1

2

×2=0.1mol，则氢氧化钠的物质的量浓度=

0.1mol

1L

=0.1mol/L，则溶液的pH=13，
阳极上生成氯气，氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠，离子方程式为：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，
氯化钠是强酸强碱盐不水解，次氯酸钠是强碱弱酸盐，易水解，所以溶液中离子浓度大小是 C（Cl^-）＞C （ClO^-）＞C（ OH^-），
故答案为：1.68，13，Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，C（Cl^-）＞C （ClO^-）＞C（ OH^-）；
（4）氯气和氧气具有强氧化性，能和亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钠，在标准状况下，阴极收集到2.24L气体时转移电子的物质的量=0.2mol，当有0.2mol电子转移时，生成硫酸根离子的物质的量=

0.2mol

2

=0.1mol，则硫酸根离子的浓度=

0.1mol

0.5L

＝0.2mol/L，
故答案为：0.2．