Hoá 12 – Chương 7 – Kim loại nhóm IA; IIA
Trong công nghiệp, quá trình điện phân dung dịch NaCl thường được tiến hành trong thùng điện phân có anode bằng than chì và cathode bằng sắt (giữa hai điện cực có màng bán thấm - một loại màng có tính thấm chọn lọc, chỉ cho phép một số chất nhất định đi qua trong khi ngăn cản các chất khác) dùng để sản xuất NaOH, khí Cl. Sơ đồ quá trình điện phân dung dịch NaCl trong công nghiệp như hình vẽ sau:
[Hình cần kiểm tra lại: p135_f1]
Dung dịch NaCl bão hoà có nồng độ 300 g/L bơm vào chỉ được điện phân một phần thành dung dịch NaCl nghèo có nồng độ 200 g/L, dung dịch này sau đó được dẫn ra khỏi thùng điện phân, trong khi nước muối mới được bơm vào. Việc làm này giúp hạn chế sự tạo thành sản phẩm không mong muốn. Dung dịch NaOH thu được ở cathode có nồng độ 32% được chuyển sang thiết bị cô đặc để sản xuất dung dịch NaOH có nồng độ theo ý muốn.
Hoá 12 – Chương 7 – Kim loại nhóm IA; IIA
Trong công nghiệp, quá trình điện phân dung dịch NaCl thường được tiến hành trong thùng điện phân có anode bằng than chì và cathode bằng sắt (giữa hai điện cực có màng bán thấm - một loại màng có tính thấm chọn lọc, chỉ cho phép một số chất nhất định đi qua trong khi ngăn cản các chất khác) dùng để sản xuất NaOH, khí Cl. Sơ đồ quá trình điện phân dung dịch NaCl trong công nghiệp như hình vẽ sau:
[Hình cần kiểm tra lại: p135_f1]
Dung dịch NaCl bão hoà có nồng độ 300 g/L bơm vào chỉ được điện phân một phần thành dung dịch NaCl nghèo có nồng độ 200 g/L, dung dịch này sau đó được dẫn ra khỏi thùng điện phân, trong khi nước muối mới được bơm vào. Việc làm này giúp hạn chế sự tạo thành sản phẩm không mong muốn. Dung dịch NaOH thu được ở cathode có nồng độ 32% được chuyển sang thiết bị cô đặc để sản xuất dung dịch NaOH có nồng độ theo ý muốn.
Trong công nghiệp, quá trình điện phân dung dịch NaCl thường được tiến hành trong thùng điện phân có anode bằng than chì và cathode bằng sắt (giữa hai điện cực có màng bán thấm - một loại màng có tính thấm chọn lọc, chỉ cho phép một số chất nhất định đi qua trong khi ngăn cản các chất khác) dùng để sản xuất NaOH, khí Cl. Sơ đồ quá trình điện phân dung dịch NaCl trong công nghiệp như hình vẽ sau:
[Hình cần kiểm tra lại: p135_f1]
Dung dịch NaCl bão hoà có nồng độ 300 g/L bơm vào chỉ được điện phân một phần thành dung dịch NaCl nghèo có nồng độ 200 g/L, dung dịch này sau đó được dẫn ra khỏi thùng điện phân, trong khi nước muối mới được bơm vào. Việc làm này giúp hạn chế sự tạo thành sản phẩm không mong muốn. Dung dịch NaOH thu được ở cathode có nồng độ 32% được chuyển sang thiết bị cô đặc để sản xuất dung dịch NaOH có nồng độ theo ý muốn.
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Ion Cl bị oxi hoá thành khí chlorine ở anode và HO bị khử thành khí H ở cathode.
b)
Trong quá trình điện phân, các ion Na di chuyển từ dung dịch bên anode sang dung dịch bên cathode.
c)
Giả sử NaOH không bị thất thoát trong quá trình cô đặc, thể tích dung dịch NaCl không thay đổi trong quá trình điện phân. Để sản xuất được một thùng 20 L dung dịch NaOH 40% thương phẩm có khối lượng riêng 1,5 g/mL, cần ít nhất 175,5 lít dung dịch NaCl bão hoà nồng độ 300 g/L bơm vào thùng điện phân.
d)
So với quá trình điện phân NaCl với màng ngăn xốp, quá trình điện phân màng bán thấm tạo ra NaOH ít lẫn tạp chất NaCl hơn.
Đáp án chính thức: a:Đ,b:Đ,c:Đ,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
a) Đúng. Ở anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e; ở cathode: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻ (Na⁺ di chuyển sang cathode tạo NaOH).
b) Đúng. Màng bán thấm (màng trao đổi cation) chỉ cho phép Na⁺ đi qua từ khoang anode sang khoang cathode để duy trì trung hòa điện; Cl⁻ và OH⁻ bị ngăn.
c) Đúng. Thùng NaOH 40%: m = 20 L × 1,5 g/mL = 30000 g → m(NaOH) = 12000 g → n(NaOH) = 12000/40 = 300 mol. Mỗi lít dung dịch NaCl bão hòa bị điện phân một phần từ 300 g/L xuống 200 g/L nên tiêu thụ 100 g NaCl = 100/58,5 ≈ 1,7094 mol → tạo 1,7094 mol NaOH/L. Thể tích cần: V = 300/1,7094 ≈ 175,5 L. Khẳng định đúng.
d) Đúng. Màng bán thấm chọn lọc chỉ cho Na⁺ qua, ngăn Cl⁻ khuếch tán sang khoang cathode, nên NaOH ít lẫn tạp NaCl hơn so với màng ngăn xốp.
a) (AI giải đề cho tôi)
Anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e (oxi hoá); cathode: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻ (khử).
b) (AI giải đề cho tôi)
Màng bán thấm cho phép cation Na⁺ di chuyển từ khoang anode sang khoang cathode, ngăn Cl⁻ và OH⁻.
c) (AI giải đề cho tôi)
m(NaOH) = 20×1,5×1000×0,4 = 12000 g → 300 mol. Mỗi lít NaCl bão hoà tiêu thụ 100 g NaCl ≈ 1,7094 mol → V = 300/1,7094 ≈ 175,5 L.
d) (AI giải đề cho tôi)
Màng bán thấm chọn lọc ngăn Cl⁻ khuếch tán sang cathode nên NaOH tinh khiết hơn so với màng xốp.
a) Đúng. Ở anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e; ở cathode: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻ (Na⁺ di chuyển sang cathode tạo NaOH).
b) Đúng. Màng bán thấm (màng trao đổi cation) chỉ cho phép Na⁺ đi qua từ khoang anode sang khoang cathode để duy trì trung hòa điện; Cl⁻ và OH⁻ bị ngăn.
c) Đúng. Thùng NaOH 40%: m = 20 L × 1,5 g/mL = 30000 g → m(NaOH) = 12000 g → n(NaOH) = 12000/40 = 300 mol. Mỗi lít dung dịch NaCl bão hòa bị điện phân một phần từ 300 g/L xuống 200 g/L nên tiêu thụ 100 g NaCl = 100/58,5 ≈ 1,7094 mol → tạo 1,7094 mol NaOH/L. Thể tích cần: V = 300/1,7094 ≈ 175,5 L. Khẳng định đúng.
d) Đúng. Màng bán thấm chọn lọc chỉ cho Na⁺ qua, ngăn Cl⁻ khuếch tán sang khoang cathode, nên NaOH ít lẫn tạp NaCl hơn so với màng ngăn xốp.
a) (AI giải đề cho tôi)
Anode: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e (oxi hoá); cathode: 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH⁻ (khử).
b) (AI giải đề cho tôi)
Màng bán thấm cho phép cation Na⁺ di chuyển từ khoang anode sang khoang cathode, ngăn Cl⁻ và OH⁻.
c) (AI giải đề cho tôi)
m(NaOH) = 20×1,5×1000×0,4 = 12000 g → 300 mol. Mỗi lít NaCl bão hoà tiêu thụ 100 g NaCl ≈ 1,7094 mol → V = 300/1,7094 ≈ 175,5 L.
d) (AI giải đề cho tôi)
Màng bán thấm chọn lọc ngăn Cl⁻ khuếch tán sang cathode nên NaOH tinh khiết hơn so với màng xốp.