高考化学一轮复习 全国卷热考微专题（12）“隔膜”电解池在工业生产中的应用学案.doc

全国卷热考微专题(12)“隔膜”电解池在工业生产中的应用1常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许h和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜，只允许h通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。2隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3“隔膜”电解池的解题步骤第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。1(2016全国卷)三室式电渗析法处理含na2so4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的na和so可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()a通电后中间隔室的so离子向正极迁移，正极区溶液ph增大b该法在处理含na2so4废水时可以得到naoh和h2so4产品c负极反应为2h2o4e=o24h，负极区溶液ph降低d当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的o2生成解析：电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即so离子向正极区移动，na 向负极区移动，正极区水电离的oh发生氧化反应生成氧气，h留在正极区，该极得到h2so4产品，溶液ph减小，负极区水电离的h发生还原反应生成氢气，oh留在负极区，该极得到naoh产品，溶液ph增大，故a、c项错误，b正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的o2生成，d错误。答案：b1工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化so2(a、b均为惰性电极)。下列说法正确的是()aa极接电源的正极ba极区溶液的碱性逐渐增强c本装置中使用的是阴离子交换膜db极的电极反应式为so22e2h2o=so4h解析：由hso生成s2o，发生还原反应，a应为负极，a错误；阴极的电极反应式为2hso2h2e=s2o2h2o，碱性增强，b正确；阳极的电极反应式为so22h2o2e=so4h，阴极的电极反应式为2hso2h2e=s2o2h2o，离子交换膜应使h移动，应为阳离子交换膜，c错误；b为阳极，发生so22h2o2e=so4h，d错误。答案：b2甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中正确的是() 甲 乙a装置乙的b极要与装置甲的x极连接b装置乙中a极的电极反应式为2cl2e=cl2c若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中m的电极反应式为c6h12o66h2o24e=6co224hdn电极发生还原反应，当n电极消耗5.6 l气体(标准状况下)时，则有2na个h通过离子交换膜解析：装置乙的a极上生成氢氧化钠和氢气，则a为阴极，与甲中的负极相连，即与x相连，则b与y相连，a错误；乙为电解池，在下端生成氯气，则b极的电极反应式为2cl2e=cl2，b错误；若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中m极上c6h12o6失电子生成二氧化碳，其电极反应式为c6h12o66h2o24e=6co224h，c正确；n电极为氧气得电子发生还原反应，电极反应式为o24h4e=2h2o，则当n电极消耗5.6 l气体(标准状况下)即0.25 mol时，消耗的氢离子为1 mol，则有na个h通过离子交换膜，d错误。答案：c3高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(ni)、铁作电极电解浓naoh溶液制备高铁酸盐na2feo4的装置如图所示。下列说法合理的是()a镍电极上的电极反应为2h2o2e=h22ohb铁是阳极， 电极反应为fe2eoh=fe(oh)2c若隔膜为阴离子交换膜， 则oh自右向左移动d电解时阳极区ph降低、阴极区ph升高， 最终溶液ph不变解析：用镍(ni)、铁作电极，电解浓naoh溶液制备高铁酸钠(na2feo4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的氢离子在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2h2o2e=h22oh，a项正确；根据上述分析，铁是阳极，电极反应为fe8oh6e=feo4h2o，b项错误；若隔膜为阴离子交换膜， 则oh自左向右移动，c项错误；电解时阳极区的电极反应为fe8oh6e=feo4h2o，ph降低、阴极区电极反应为2h2o2e=h22oh，ph升高， 电池的总反应为fe2h2o2oh=feo3h2，最终溶液ph降低，d项错误。答案：a4用如图所示装置处理含no的酸性工业废水，某电极反应式为2no12h10e=n26h2o，则下列说法错误的是()a电源正极为a，电解过程中有气体放出b电解时h从质子交换膜左侧向右侧移动c电解过程中，右侧电解液ph保持不变d电解池一侧生成5.6 g n2，另一侧溶液质量减少18 g解析：根据电极反应式可知，插入废水中的pt电极为阴极，b为直流电源的负极，则电源正极为a，电解过程中有气体放出，a项正确；左侧电极为阳极，水电离出来的氢氧根离子在阳极放电生成氢离子，氢离子从质子交换膜左侧向右侧移动，b项正确；阳极电极反应式为4oh4e=o22h2o，阴极电极反应式为2no12h10e=n26h2o，转移20 mol电子时，阳极生成20 mol氢离子，而阴极反应24 mol氢离子，氢离子浓度减小，ph增大，c项错误；根据电极反应式，阳极电极反应式为4oh4e=o22h2o，阴极电极反应式为2no12h10e=n26h2o，电解池阴极生成5.6 g n2，转移电子物质的量为5.6 g28 g/mol102 mol；每有2 mol水电解转移4 mol电子，则阳极被电解的水的质量为1 mol18 g/mol18 g，d项正确。答案：c5电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为12，以下说法错误的是()aa极与电源的正极相连b产物丙为硫酸c离子交换膜d为阳离子交换膜da电极的反应式为2h2o2e=h22oh解析：由气体甲与气体乙的体积比约为12可知，甲为氧气，a电极发生反应：2h2o4e=o24h，乙为氢气，b电极发生反应：2h2o2e=h22oh；则a极与电源的正极相连，产物丙为硫酸，产物丁为氢氧化钠，c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。答案：d6已知反应：2cro(黄)2h=cr2o(橙)h2o设计图示装置(均为惰性电极)电解na2cro4溶液制取na2cr2o7，下列有关叙述正确的是()a cro生成cr2o的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得b电源左侧是正极c右侧电极的电极反应为2h2o2e=h22ohdna从右侧通过膜进入左侧解析：已知反应：2cro(黄)2h=cr2o(橙)h2o，电解时阳极氢氧根离子失电子，同时生成氢离子，氢离子浓度增大，化学平衡向右移动，cro生成cr2o，所以通过电解方法获得，a错误；根据图示可知左侧h放电，左侧是阴极，所以电源左侧是负极，b错误；右侧是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：2h2o4e=o24h，c错误；阳离子向阴极移动，左侧为阴极，所以na从右侧通过阳离子交换膜进入左侧，d正确。答案：d7如图甲是利用一种微生物将废水中的尿素co(nh2)2 的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜。下列说法中正确的是()a铜电极应与x相连接bh进过质子交换膜由右向左移动c当n电极消耗0.25 mol气体时，则铁电极增重16 gdm电极反应式：co(nh2)2h2o6e=co2n26h解析：甲图中装置是将化学能转化为电能的原电池，m是负极，n是正极，电解质溶液为酸性溶液，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。铁上镀铜，则铁为阴极应与负极相连，铜为阳极应与正极y相连，a错误；m是负极，n是正极，质子透过离子交换膜由左m极移向右n极，即由左向右移动，b错误；当n电极消耗0.25 mol氧气时，则转移0.2541 mol电子，所以铁电极增重0.5 mol64 g/mol32 g，c错误；co(nh2)2在负极m上失电子发生氧化反应，生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为co(nh2)2h2o6e=co2n26h，d正确。答案：d8氢碘酸(hi)可用“四室式电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是()a通电后，阴极室溶液ph增大b阳极电极反应式为2h2o4e=4ho2c得到1 mol产品hi，阳极室溶液质量减少8 gd通电过程中，nai的浓度逐渐减小解析：通电后，阴极室上是氢氧化钠溶液中的h放电，则溶液ph增