Question

（10分）最新研究发现，用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水具有工艺流程简单、电耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应，转化为乙醇和乙酸，总反应如下：2CH3CHO＋H2OCH3CH2OH＋CH3COOH

实验室中，以一定浓度的乙醛—Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置示意图如图所示。

（1）若以锌锰碱性电池为直流电源，该电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。该电池的a电极的电极反应式为：_____________________________________________。

（2）电解过程中，两极除分别生成乙酸和乙醇外，均产生无色气体。电极反应式如下：

阳极：①4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。

②_______________________________________________。

阴极：①__________________________________________。

②CH3CHO＋2e－＋2H2O===CH3CH2OH＋2OH－。

（3）电解过程中，某时刻测定了阳极区溶液中各组分的物质的量，其中Na2SO4与CH3COOH的物质的量相同。此时刻下列关于阳极区溶液中各微粒浓度关系的说法正确的是 (填序号)。

a．c(Na＋)＝2c(CH3COOH)＋2c(CH3COO－)

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

c．c(Na＋)>c(CH3COOH)>c(CH3COO－)>c(OH－)

（4）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8 ℃、78.4 ℃。从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是 。

Answer 1

（1） 2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnO(OH)＋2OH－。（2分）

（2）②CH3CHO－2e－＋H2O＝CH3COOH＋2H＋ （2分）

①4H＋＋4e－＝2H2↑或2H＋＋2e－＝H2↑或4H2O＋4e－＝2H2↑＋4OH－（2分）

（3）ac（2分） （5）分馏或蒸馏 （2分）

【解析】

试题分析：（1）a电极与电解池的阳极相连，这说明a是正极。根据电池总反应式Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnO(OH)＋Zn(OH)2可正极是二氧化锰得到电子，则该电池的a电极的电极反应式为2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnO(OH)＋2OH－。

（2）电解池中阳极失去电子，除了氢氧根放电外，乙醛失去电子转化为乙酸，反应的电极反应式外CH3CHO－2e－＋H2O＝CH3COOH＋2H＋；阴极得到电子，除了乙醛得到电子转化为乙醇以外，溶液中的氢离子也得到电子转化为氢气，电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑。

（3）电解过程中，某时刻测定了阳极区溶液中各组分的物质的量，其中Na2SO4与CH3COOH的物质的量相同。此时刻下列关于阳极区溶液中各微粒浓度关系的说法正确的是 (填序号)。

a．根据物料守恒可知c(Na＋)＝2c(CH3COOH)＋2c(CH3COO－)，a正确；b．根据电荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(SO42－)＋c(CH3COO－)＋c(OH－)可知c(Na＋)＋c(H＋)＝c(SO42－)＋c(CH3COO－)＋c(OH－)是错误的，b不正确；c．醋酸是一元弱酸，电离常数小，则溶液中c(Na＋)>c(CH3COOH)>c(CH3COO－)>c(OH－)，c正确，答案选ac。

（4）已知：乙醛、乙醇的沸点分别为20.8 ℃、78.4 ℃，由于二者互溶，所以从电解后阴极区的溶液中分离出乙醇粗品的方法是蒸馏。

考点：考查电化学原理的应用、溶液中离子浓度比较以及物质的分离与提纯