Điện phân dung dịch NaCl bão hòa là phương pháp then chốt trong công nghiệp hóa chất chloralkali. Người ta có thể điện phân có màng ngăn (để sản xuất NaOH và Cl2) hoặc không có màng ngăn (để sản xuất nước Javel). Cho các phát biểu sau:
(1) Trong cả hai quá trình điện phân, ở cathode đều xảy ra quá trình khử các phân tử nước giải phóng khí H2 và tạo môi trường kiềm (OH-).
(2) Trong quá trình điện phân không màng ngăn, khí Cl2 sinh ra ở anode phản ứng trực tiếp với NaOH ở cathode tạo thành dung dịch chứa NaCl và NaClO (nước Javel).
(3) Nước Javel có tính tẩy màu và sát trùng mạnh là do ion ClO- có tính oxi hóa rất mạnh.
(4) Trong suốt quá trình điện phân có màng ngăn, pH của dung dịch luôn luôn giảm dần.
(5) Một loại nước Javel thương phẩm có khối lượng riêng d = 1,15 g/mL chứa 7,45% NaClO và 5,85% NaCl về khối lượng. Để sản xuất 1,0 lít nước Javel này từ dung dịch NaCl 20% (với hiệu suất chuyển hóa đạt 100%), khối lượng dung dịch NaCl 20% ban đầu cần dùng là 672,75 gam.
Liệt kê theo thứ tự tăng dần các phát biểu đúng?
(1) Đúng, Na+ không bị khử trong nước nên chính nước sẽ bị khử tại cathode:
2H2O + 2e —> H2 + 2OH–
(2) Đúng, trong điện phân không màng ngăn, khí Cl2 sinh ra ở anode khuếch tán và phản ứng trực tiếp với dung dịch NaOH tạo ra ở cathode ngay ở nhiệt độ thường:
Cl2 + 2NaOH —> NaCl + NaClO + H2O
(3) Đúng, ion ClO– có tính oxi hóa rất mạnh, có khả năng phá hủy các sắc tố màu và tiêu diệt vi khuẩn, vi sinh vật, nên nước Javel được ứng dụng rộng rãi để tẩy trắng và sát trùng.
(4) Sai, quá trình điện phân tạo thêm OH- nên pH của dung dịch tăng dần.
(5) Đúng
mNaClO = 1000.1,15.7,45% = 85,675 gam
mNaCl = 1000.1,15.5,85% = 67,275 gam
—> mNaCl ban đầu = 58,5.85,675/74,5 + 67,275 = 134,55 gam
—> mddNaCl cần dùng = 134,55/20% = 672,75 gam.