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 Cl2 và NaOH là điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn. Mô hình thiết bị điện phân được thể hiện trong hình sau:
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.
a) Khí X là chlorine và khí Y là hydrogen.
b) Để thu được dung dịch NaOH tinh khiết hơn (nồng độ 50%) có thể tăng nồng độ dung dịch NaCl ban đầu.
c) Ở cathode, nước bị khử thay vì Na+ do thế điện cực chuẩn của cặp 2H+/H2 cao hơn Na+/Na.
d) Phương trình hoá học của phản ứng điện phân: 2NaCl(aq) + 2H2O(aq) → Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH(aq)
Câu trả lời tốt nhất
Câu 1.
(a) Đúng:
Tại anode: 2Cl- —> Cl2 + 2e
Tại cathode: 2H2O + 2e —> H2 + 2OH-
(b) Sai, dung dịch NaCl đã dùng là đậm đặc nên rất khó để tăng thêm nồng độ nữa.
(c) Sai, nước bị khử thay vì Na+ do thế điện cực chuẩn của cặp 2H2O/H2+2OH- cao hơn Na+/Na.
(d) Đúng
Câu 2.
(a) Đúng
(b) Đúng, NaCl có độ tan nhỏ hơn nên kết tinh trước.
(c) Sai, thể điện cực chuẩn của cặp Cl2/Cl- cao hơn O2/H2O nhưng Cl- vẫn bị oxi hóa trước vì Cl- có nồng độ lớn, lại mang điện âm nên tiếp cận cực dương nhiều và mạnh hơn H2O. Một lý do khác là O2/H2O có quá thế lớn hơn Cl2/Cl- nên điện áp cần bù vào để tạo O2 lớn hơn nên khó tạo ra hơn Cl2.
(d) Đúng