Đề bài

Trong thực tế, trong quá trình điện phân dung dịch sodium chloride bão hòa, sau một thời gian, dung dịch NaCl tại anode được gọi là “nước muối nghèo” và được đưa ra khỏi bể điện phân; đồng thời dung dịch NaCl bão hòa mới được bổ sung vào để tiếp tục quá trình điện phần (như Hình 17.1). Hãy giải thích việc làm này, viết phương trình hóa học (nếu có). Biết rằng, dung dịch tại bể anode có pH = 3; \(E_{C{l_2}/2Cl - }^o\)= 1,36 V; \(E_{{O_2},4{H^ + }/2{H_2}O\;}^o\)= 1,23 V.

Nước muối bão hòa có nồng độ 300 g L^–1 , trong khi đó “nước muối nghèo” có nồng độ 220 g L^-1. Với mỗi lít nước muối bão hòa ban đầu thì thu được bao nhiêu gam sodium hydroxide, nếu hiệu suất của quá trình là 80%.

 

Phương pháp giải

Dựa vào mô hình điện phân sodium chloride.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Do thế khử khuẩn của nước (trong môi trường acid) xấp xỉ thế khử chuẩn của chlorine, nên khi nồng độ chloride giảm (trong nước muối nghèo) xảy ra phản ứng oxi hóa nước tại anode:

Các quá trình diễn ra tại anode:

\(\begin{array}{l}2C{l^ - } \to C{l_2} + 2{\rm{e}}\\{\rm{2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to {O_2} + 4{H^ + } + 4e\end{array}\)

Do đó, chlorine thu được sẽ bị lẫn khí oxygen, làm giảm hiệu suất điện phân. Dung dịch sodium chloride tại anode cần được làm giàu liên tục nhằm duy trì nồng độ bão hòa NaCl.

Khối lượng NaCl đã bị điện phân là: 300 – 220 = 80g

n _NaCl = 80 : 58,5 = \(\frac{{160}}{{117}}mol\)

2NaCl + H₂O \( \to \)2NaOH + Cl₂ + H₂

\(\frac{{160}}{{117}}mol\)\( \to \)

m _NaOH = \(\frac{{160}}{{117}}mol\).80% .40 = 43,8g