环氧乙烷 ( ，简称 EO) 是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备 EO 的原理示意图如下。

（ 1 ） ①阳极室产生 Cl ₂ 后发生的反应有： _______ 、 CH ₂ =CH ₂ +HClO→HOCH ₂ CH ₂ Cl 。

②结合电极反应式说明生成溶液 a 的原理 _______ 。

（ 2 ） 一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。
电解效率 η 和选择性 S 的定义：

η(B)= ×100%

S(B)= ×100%

①若 η(EO)=100% ，则溶液 b 的溶质为 _______ 。

②当乙烯完全消耗时，测得 η(EO)≈70% ， S(EO)≈97% ，推测 η(EO)≈70% 的原因：

I. 阳极有 H ₂ O 放电

II. 阳极有乙烯放电

III. 阳极室流出液中含有 Cl ₂ 和 HClO

……

i. 检验电解产物，推测 I 不成立。需要检验的物质是 _______ 。

ii. 假设没有生成 EO 的乙烯全部在阳极放电生成 CO ₂ ， η(CO ₂ )≈ _______ % 。经检验阳极放电产物没有 CO _{2 。}

iii. 实验证实推测 III 成立，所用试剂及现象是 _______ 。

可选试剂： AgNO ₃ 溶液、 KI 溶液、淀粉溶液、品红溶液。

答案

（ 1 ） Cl ₂ +H ₂ O= HCl+ HClO 阴极发生反应： 2H ₂ O+2e ^- =H ₂ ↑ + 2OH ^- 生成 OH ^- ， K ⁺ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成 KOH 和 KCl 的混合溶液

（ 2 ） KCl O ₂ 13 KI 溶液和淀粉溶液，溶液变蓝

【分析】

（ 1 ）

阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸其方程式为： Cl ₂ +H ₂ O= HCl+ HClO ；溶液 a 是阴极的产物，在阴极发生反应 2H ₂ O+2e ^- =H ₂ ↑ + 2OH ^- ，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合形成氢氧化钾，故答案为：阴极发生反应： 2H ₂ O+2e ^- =H ₂ ↑ + 2OH ^- 生成 OH ^- ， K ⁺ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成 KOH 和 KCl 的混合溶液；

（ 2 ）

①若 η(EO)=100% 则说明在电解过程中只有乙烯中的碳化合价发生变化，其他元素化合价没有变，故溶液 b 的溶质为： KCl ；

② i. 阳极有 H ₂ O 放电时会产生氧气，故需要检验的物质是 O ₂ ； ii. 设 EO 的物质的量为 amol

则转化的乙烯的物质的量为： ；生成 EO 转化的电子的物质的量： 2amol ；此过程转移电子的总物质的量： ；生成 CO ₂ 的物质的量： ；生成 CO ₂ 转移的电子的物质的量： ，则 η(CO ₂ )= ≈13%；

iii. 实验证实推测 III 成立，则会产生氯气，验证氯气即可，故答案为： KI 溶液和淀粉溶液，溶液变蓝。