Процесс электролитического получения хлора из расплава хлорида натрия происходит:
A) на стальном катоде
B) с выделением кислорода
C) при использовании инертных электродов
D) с образованием гидроксида натрия
E) при температуре ниже 800°C
F) с выделением водорода
G) с использованием ртутного катода
H) при напряжении 3-4 В
В этом вопросе нас просят указать те утверждения, которые верно описывают особенности процесса получения хлора путём электролиза расплава хлорида натрия. То есть надо понять, как именно происходит реакция в плавленой среде и какие технологические особенности ей характерны.
Разберём варианты по порядку:
А) на стальном катоде
При электролизе расплава хлорида натрия на отрицательном электроде происходит восстановление Na⁺ до металлического натрия. В технологических установках при таких процессах часто используется металлический катод (например, изготовленный из стали или других сплавов), который при высоких температурах остаётся стабильным и служит местом для выделения и сбора натрия. Поэтому утверждение можно считать верным.
B) с выделением кислорода
В данном процессе происходит окисление хлорид-ионов на аноде с образованием хлора: 2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻. Кислород здесь не участвует, так как вода отсутствует в расплаве, и никаких реакций с выделением O₂ не происходит. Это утверждение неверно.
C) при использовании инертных электродов
Для получения хлора электролиз расплава NaCl обычно используют в качестве анода углеродные (например, графитовые) электроды, которые, хоть и обладают определённой степенью износостойкости, на практике не считаются полностью инертными, так как возможна их частичная анодная корродировка. Кроме того, катод часто представляет собой металл (как в варианте А), а не инертный электрод. Поэтому данное утверждение не отражает типичную схему этой технологии.
D) с образованием гидроксида натрия
Образование гидроксида натрия характерно для электролиза водного раствора хлорида натрия (хлор-щелочной процесс), где на катоде производится водород, а натрий мгновенно реагирует с водой. В расплаве воды нет, поэтому гидроксид натрия не образуется. Утверждение неверно.
E) при температуре ниже 800°C
Расплав хлорида натрия существует только выше его температуры плавления, примерно 801°C. Электролиз при температуре ниже этой отметки невозможен, поскольку вещество не расплавится. Это утверждение неверно.
F) с выделением водорода
Выделение водорода характерно для электролиза водных растворов (где на катоде восстанавливается H₂O до водорода). В данном случае расплав NaCl не содержит воду, и вместо водорода выделяется металлический натрий. Поэтому утверждение неверно.
G) с использованием ртутного катода
Применение ртутного катода возможно для электролиза водного раствора хлорида натрия (при производстве натриевой амальгамы), но не для расплава, так как ртуть имеет низкую температуру кипения (356°C) и не может работать при температуре выше 800°C, необходимой для расплава соли. Это утверждение неверно.
H) при напряжении 3-4 В
Разложение расплава хлорида натрия требует преодоления определённого порога напряжения, который с учётом термодинамических показателей и накладных потерь оказывается в пределах 3–4 В. Это соответствует расчетным значениям для данного процесса, поэтому утверждение можно считать верным.
Таким образом, правильными оказались варианты А и H.