Chlorine và sodium hydroxide là hoá chất được sử dụng để sản xuất nhiều chất trung gian trong các ngành công nghiệp hoá học (polymer, bột giấy, giấy), dược phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, sản xuất xà phòng, luyện kim,.... Công nghệ sử dụng phổ biến để điều chế và NaOH là điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn. Mô hình thiết bị điện phân được thể hiện trong hình bên.
Cathode được làm bằng thép và anode làm bằng than chì hoặc titanium. Dung dịch NaCl được đưa vào từ anode và được duy trì ở mức cao hơn bên cathode giúp chất lỏng chảy từ trái sang phải, ngăn không cho dung dịch NaOH chảy sang ngăn anode. NaCl trong dung dịch sau điện phân được tách khỏi NaOH phần lớn bởi quá trình cô đặc dung dịch.
[Hình cần kiểm tra lại: p21_f1]
Chlorine và sodium hydroxide là hoá chất được sử dụng để sản xuất nhiều chất trung gian trong các ngành công nghiệp hoá học (polymer, bột giấy, giấy), dược phẩm, thuốc bảo vệ thực vật, sản xuất xà phòng, luyện kim,.... Công nghệ sử dụng phổ biến để điều chế và NaOH là điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn. Mô hình thiết bị điện phân được thể hiện trong hình bên.
Cathode được làm bằng thép và anode làm bằng than chì hoặc titanium. Dung dịch NaCl được đưa vào từ anode và được duy trì ở mức cao hơn bên cathode giúp chất lỏng chảy từ trái sang phải, ngăn không cho dung dịch NaOH chảy sang ngăn anode. NaCl trong dung dịch sau điện phân được tách khỏi NaOH phần lớn bởi quá trình cô đặc dung dịch.
[Hình cần kiểm tra lại: p21_f1]
Cathode được làm bằng thép và anode làm bằng than chì hoặc titanium. Dung dịch NaCl được đưa vào từ anode và được duy trì ở mức cao hơn bên cathode giúp chất lỏng chảy từ trái sang phải, ngăn không cho dung dịch NaOH chảy sang ngăn anode. NaCl trong dung dịch sau điện phân được tách khỏi NaOH phần lớn bởi quá trình cô đặc dung dịch.
[Hình cần kiểm tra lại: p21_f1]
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Do độ tan của NaOH lớn hơn NaCl nên khi cô đặc dung dịch, một lượng lớn NaCl sẽ bị kết tinh.
b)
Ở cathode, nước bị khử do thế điện cực chuẩn của cặp cao hơn .
c)
Ở anode, bị oxi hóa trước do thế điện cực chuẩn của cặp nhỏ hơn của .
d)
Khí X là chlorine và khí Y là hydrogen.
Đáp án chính thức: a:Đ,b:Đ,c:S,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
a) Đúng: NaOH có độ tan trong nước lớn hơn nhiều so với NaCl, nên khi cô đặc dung dịch sau điện phân (dung dịch chứa NaOH 10–12% và NaCl 12–14%), NaCl bị kết tinh tách khỏi NaOH.
b) Đúng: Ở cathode, cả Na⁺ và H₂O đều có thể bị khử, nhưng thế điện cực chuẩn của cặp (khoảng −0,83 V) cao hơn nhiều so với (−2,71 V), nên nước bị khử trước: .
c) Sai: Thế điện cực chuẩn của cặp là +1,36 V, lớn hơn (không nhỏ hơn) thế của cặp (+1,23 V). Trên thực tế Cl⁻ vẫn bị oxi hóa trước ở anode do oxygen có sự quá điện thế lớn trên anode than chì/titanium, nhưng lý do nêu trong phát biểu là sai.
d) Đúng: Theo hình vẽ, khí X thoát ra ở phía anode là chlorine (do ), khí Y thoát ra ở phía cathode là hydrogen (do nước bị khử sinh ).
a) (AI giải đề cho tôi)
NaOH có độ tan lớn hơn NaCl nên khi cô đặc dung dịch, NaCl bị kết tinh tách khỏi NaOH.
b) (AI giải đề cho tôi)
Thế chuẩn của cặp 2H₂O/H₂ + OH⁻ (−0,83 V) cao hơn Na⁺/Na (−2,71 V) nên H₂O bị khử trước ở cathode.
c) (AI giải đề cho tôi)
Thế chuẩn Cl₂/Cl⁻ (+1,36 V) lớn hơn, không nhỏ hơn, thế của O₂,H₂O/OH⁻ (+1,23 V). Cl⁻ bị oxi hóa trước là do quá điện thế lớn của oxygen trên anode, không phải vì lý do nêu trong phát biểu.
d) (AI giải đề cho tôi)
Khí X ở anode là Cl₂ (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻), khí Y ở cathode là H₂ (2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻).
a) Đúng: NaOH có độ tan trong nước lớn hơn nhiều so với NaCl, nên khi cô đặc dung dịch sau điện phân (dung dịch chứa NaOH 10–12% và NaCl 12–14%), NaCl bị kết tinh tách khỏi NaOH.
b) Đúng: Ở cathode, cả Na⁺ và H₂O đều có thể bị khử, nhưng thế điện cực chuẩn của cặp (khoảng −0,83 V) cao hơn nhiều so với (−2,71 V), nên nước bị khử trước: .
c) Sai: Thế điện cực chuẩn của cặp là +1,36 V, lớn hơn (không nhỏ hơn) thế của cặp (+1,23 V). Trên thực tế Cl⁻ vẫn bị oxi hóa trước ở anode do oxygen có sự quá điện thế lớn trên anode than chì/titanium, nhưng lý do nêu trong phát biểu là sai.
d) Đúng: Theo hình vẽ, khí X thoát ra ở phía anode là chlorine (do ), khí Y thoát ra ở phía cathode là hydrogen (do nước bị khử sinh ).
a) (AI giải đề cho tôi)
NaOH có độ tan lớn hơn NaCl nên khi cô đặc dung dịch, NaCl bị kết tinh tách khỏi NaOH.
b) (AI giải đề cho tôi)
Thế chuẩn của cặp 2H₂O/H₂ + OH⁻ (−0,83 V) cao hơn Na⁺/Na (−2,71 V) nên H₂O bị khử trước ở cathode.
c) (AI giải đề cho tôi)
Thế chuẩn Cl₂/Cl⁻ (+1,36 V) lớn hơn, không nhỏ hơn, thế của O₂,H₂O/OH⁻ (+1,23 V). Cl⁻ bị oxi hóa trước là do quá điện thế lớn của oxygen trên anode, không phải vì lý do nêu trong phát biểu.
d) (AI giải đề cho tôi)
Khí X ở anode là Cl₂ (2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻), khí Y ở cathode là H₂ (2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻).