Question

电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示（“HA ”表示乳酸分子，A^－表示乳酸根离子）。

（1）阳极电极反应式为__________；

（2）简述浓缩室中得到浓乳酸的原理________________________；

（3）电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6~8 ，此时进入浓缩室的OH^－可忽略不计。400 mL10 g/L 乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为 145 g/L(溶液体积变化忽略不计)，则阴极上产生的H₂在标准状况下的体积约为___________L(乳酸摩尔质量为90g/ mol ）。

Answer

4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑ 阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H++A— = HA，乳酸浓度增大 6.72

【解析】（1）在阳极溶液中的阴离子放电，由于OH-的放电能力大于含氧酸根离子，所以在阳极OH-放电，该电极的电极反应式为4OH-－4e-=2H2O+O2↑；（2）浓缩室中得到浓乳酸的原理是在阳极OH-放电，c(H+)增大，H+从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H++A-=HA，所以乳酸浓度增大；（3）反应过程中产生的乳酸的质量是0.400 L（145g/L －10g/L）=54g，则乳酸的物质的量是54g÷90g/ mol=0.6mol；因为在反应过程乳酸根离子结合的H+离子的个数与反应过程中放电的H+或OH-的个数相等，所以n(H2)=1/2n(乳酸)=0.3mol，其在标准状况下体积是0.3mol×22.4L/mol=6.72L。