跟踪检测三十一电化学装置中的离子交换膜

1、第1页 共11页跟踪检测（三十一）跟踪检测（三十一）电化学装置中的离子交换膜.（2020潍坊*II拟）海水中含有大量 Na小、C及少量Ca2.（2020潍坊*II拟）海水中含有大量 Na小、C及少量Ca2+、Mg2+、 SO-，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是（）b膜是阳离子交换膜A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成C.淡化工作完成后 A、B、C三室中pH大小为pHApHBpHcD. B极室产生的气体可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝解析：选A 因为阴极是阳离子反应，所以 b膜为阳离子交换膜，选项 A正确；A极室CL在阳极失电子产生氯气，（!不产生沉淀，选项B错误；淡化工作

2、完成后，A室Cl失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H+得电子产生氢气，OH浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHApHC电极 交换原A.该装置能实现化学能 100%转化为电能B.电子移动方向为：a极一 b极一质子交换膜一 a极C. a 电极的电极反应式为 CH 3OCH 3+ 3H2O- 12e =2CO2+ 12H +D.当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有 4 mol H卡通过解析：选C A项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，错误；B项,，一八一，一一 ，一 导线 ，一 - ，一一 ，一一一电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极b极，错误；

3、C项，a为负极，发生氧化反应，电极反应式为 CH3OCH 312e+ 3H2O=2CO 2T +12H+,正确；D项，状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H +的物质的量不知，错误。9.利用LiOH和钻氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH ,装置如右图所示。下列说法中正确的是（）A.电极B连接电源正极第5页 共11页B. A极区电解液为LiCl溶液一 一C.阳极反应式为 2H 2O + 2e =H 2 T + 2OHD,每生成1 mol H 2,有1 mol Li+通过该离子交换膜解析：选B由题意知，电解 LiCl溶液制备LiOH ,由于B电极生成氢气，A与B用

4、 阳离子交换膜隔开，所以 B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液。电极B上产生氢气，所以 B为阴极，B连接电源负极，A项错误；阳极反应式为 2Cl -2e =Cl2T , C项错误；每生成1 mol H 2,有2 mol Li +通过该离子交换膜，D项错误。（2020长春质检）某科研小组研究采用 BMED膜堆（示意图如下），模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜（A、D）。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H +和OH，下列说法错误的是（）A.电极a连接电源的正极B为阳离子交换膜C.电解质溶液采用 Na2

5、SO4溶液可避免有害气体的产生D. n 口排出的是淡水解析：选B 根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动， 阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜 A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用 Na2SO4溶液,电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从 n 口排出，D正确。（2019天津静海区四校联考）高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用馍（Ni）、铁作第6页 共11页电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐（Na2FeO4）的装置如图所示。下列推断合理

6、的是自流市源潟膜NM）H 溶液XIjKJH 海渝A .馍是阳极，电极反应为 4OH - 4e =O2 f + 2H20B.电解时，电流的方向为负极一 Ni电极一溶液一 Fe电极一正极C.若隔膜为阴离子交换膜，则 OH一自流市源潟膜NM）H 溶液XIjKJH 海渝A .馍是阳极，电极反应为 4OH - 4e =O2 f + 2H20B.电解时，电流的方向为负极一 Ni电极一溶液一 Fe电极一正极C.若隔膜为阴离子交换膜，则 OH一自右向左移动D.电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低（假设电解前后体积变化忽略不计）解析：选D用馍、铁作电极电解浓NaOH溶液制备

7、Na2FeO4,铁被氧化生成FeO4 ,则铁是阳极，A错误。电解时，电流的方向是正极 一阳极一溶液一阴极一负极，B错误。在电解池中，阴离子向阳极移动，则 OH一自左向右移动，C错误。阳极反应式为 Fe+8OH-6e =FeO2 +4H2O,由于消耗 OH, 则阳极区溶液 pH降低；阴极反应式为 2H2。+2e =2OH + H2 T ,反应生成 OH,则阴极区溶液 pH升高；结合阴、阳极反应式及得 通电C失电子守恒可得，电解总反应式为Fe+2OH +2H2O=FeO4 +3H2?,据此可知撤去隔膜后电解，所得溶液的 pH降低，D正确。12. （2019泸州一诊）氢碘酸（HI）可用“四室电渗析法

8、”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（）玉里阳服 阴膑 阻膜441石墨用掘室产品室原料寺阴槌室A.通电后，阴极室溶液的 pH增大一 十B.阳极电极反应式是 2H2。4e =4H +O2TC.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：选C 通电后，阴极电极反应式为2H2O + 2e=2OH + H2f ,则溶液的pH第7页 共11页增大，故A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O 4e=4H +O2T ,故B正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI ,则转移1 mol电子，阳极室

9、溶液质量减少9 g,故C错误；通电过程中，原料室中的Na +移向阴极室，厂移向产品室，所以 NaI的浓度逐渐减小，故 D正确。13.电解原理在化学工业中有广泛应用。(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的 Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH ,同时得到H2SO4,其原理如下图所示。(电极材料为石墨)b极的电极反应式为 。(2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收 NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO 2气体进行模拟电解法吸收实验。Will- - B Will- - B Q 交摸膜 气体写出电解时NO 2发生

10、反应的电极反应式若有标准状况下 2.24 L NO 2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过 h+为mol。(3)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。a是直流电源的极。第8页 共11页已知电解池的阴极室中溶液的pH在47之间，阴极的电极反应为 。用离子方程式表示吸收NO的原理。解析：（1）SO3-失去电子被氧化成 SO2 ,电极反应式为 SO2 - 2e + H2O=SO4 +2H +。（2）据图知，电解时，左室中电极上水放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极通入的是氮氧化物，生成的是硝酸，阳极反应式为 NO 2- e + H2O=NO 3 + 2

11、H + ;n（NO2）= 2.24 L+22.4 L/mol =0.1 mol ,阳极反应式为 NO2e + H2O=NO 3 + 2H + ,有0.2 mol氢离子生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol H +通过阳离子交换膜。（3）与b极相连的电极上 SO2-H2SO4,硫元素化合价升高，发生氧化反应，该电极是阳极， b为正极，a是负极；已知电解池的阴极室中溶液的pH在47之间，溶液显酸性，所以阴极的电极反应为2HSO3+2H + + 2e-=S2O4-+ 2H2O;吸收 NO的原理是，NO 与S2O4-反应生成氮气和 HSO3,离子方程式为 2NO + 2S2O4- +

12、2H2O=N2+4HSO3。答案：(1)SO2 2e + H 2O=SO 4 + 2H +(2) NO2e + H2O=NO3+2H+ 0.1(3)负2HSO 3 + 2H + 2e =S2O2 + 2H2O 2NO + 2s2。4 + 2H2O=N 2+ 4HSO 3.以CH 3OH燃料电池为电源电解法制取ClO2,二氧化氯（ClO 2）为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。（1）CH 30H燃料电池放电过程中，通入O2的电极附近溶液的pH（填“增大” “减小”或“不变”），负极反应式为（2）（1）CH 30H燃料电池放电过程中，通入O2的电极附近溶液的pH（填

13、“增大” “减小”或“不变”），负极反应式为（2）图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO 2,阳极产生 ClO 2的反应式为（3）电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多6.72 L时（标准状况,忽略生成的气体溶解），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为mol。第9页 共11页解析：(1)CH 30H燃料电池放电过程中，通入02的电极是正极，电极反应式O2 + 4e-+ 2H2O=4OH , c(0H)增大，附近溶液的pH增大，负极是甲醇发生氧化反应，电极反 应式为CH 30H -6e + 80H =C0 3 + 6H2O ; (2)电解池中阳极发生氧化反应

14、，阳极 Cl 放电产生 C10 2的反应式为 Cl - 5e + 2H 2O=4H + + ClO 2 T ； (3)电解一段时间，从阴极 处收集到的气体比阳极处收集到气体多6.72 L时(标准状况，忽略生成的气体溶解)，多出的气体是H2,其物质的量= 错误！ = 0.3 mol ,设阳极产生的气体是x mol,则根据电子得失守恒可知5x= (0.3 + x)X2,解得x=0.2,即转移1 mol电子，钠离子通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的阳离子为1 mol。答案：(1)增大 CH 30H 6e + 80H =C02 + 6H 2O(2)Cl 5e + 2H2O=4HC10 2 T(3

15、)1. (1)硝酸俊钙晶体5Ca(N0 3)2 NH4NO3 10H2O极易溶于水，是一种绿色的复合肥 料，生产硝酸俊钙工厂的废水中常含有硝酸俊，净化方法有反硝化净化法和电解法。NO 3在酸性条件下可转化为N2,该反硝化方法可用半反应(同电极反应式)表示目前常用电解法净化，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)。稀HN5畲NHdg柿铳水 废水阳极的电极反应式为。 I室可回收的产品为 (填名称)。出室可回收到氨气，请结合方程式和文字解释其原因 。(2)全钮液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互 转化的，其装置原理如图：第10页 共11页外展出源

16、或优我情性+血一子一用件电极、）由横解液1102.0 inobl；1凯瑞F为 高了的颤色为， 紫色，踪色a vrE魁色vn3黄色交痍膜（只允许I通过）当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 。充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色。放电过程中氢离子的作用是 和;充电时若转移的电子数 为3.01 X 1023个，左槽溶液中 n（H+）的变化量为 。解析：（1）在酸性条件下将 NO 3转化为N2,即NO 3得到电子发生还原反应生成N2,反应式为2NO3 + 10e+ 12H + =6H2O+N2f ；阳极为水失电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O 4e=4H + + O2T ,则I室阳极生成

17、 H + , c（H+）增大，使酸性增强，与向阳极移动的NO3结合成硝酸，所以I室可回收的产品为硝酸，电解时，出室为阴极室，为H2O放电，电极反应式为 2H2O + 2e-=H2 T + 2OH , c（OH -）增大，溶液碱性增强，与向阴极移动的 NH 4反应生成氨气，发生反应：NH 4 + OH=NH 3 T +H2O,所以出室可回收到氨气。（2）当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 VO2 +2H + e =VO2+ +H2O,说明此时为原电池，且为原电池的正极；充电过程中，右槽连接的是电源负极，为电解池的阴极，电极反应式为V3+e=V2+, V3 +为绿色，V2+为紫色，故可以看到右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色；放电过程中，正极反应式为VO 2 +2H + e =VO2+ +H2O, H+的作用是参与正极反应，通过交换膜定向移动使溶液成电中性；充电时左槽发生的反应为 VO2+H2O e=VO2+2H+,当转移电子为 3.01 X