2020版新高考化學一輪復習第5章化學反應與能量轉化第2節(jié)電能轉化為化學能——電解教學案魯科版.docx

第2節(jié) 電能轉化為化學能 電解 課標解讀 要點網絡 了解電解池的構成 工作原理及應用 能書寫電極反應式和總反應方程式 電解原理及其規(guī)律 1 電解 讓直流電通過電解質溶液或熔融的電解質 在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程 注意 電解與電離的區(qū)別 電解需通電才能進行而電離不需通電就能進行 電解是化學變化 而電離是在水中或熔融狀態(tài)下斷鍵離解為離子 屬于物理變化 2 電解池及其工作原理 1 概念 電解池是將電能轉化為化學能的裝置 2 構成條件 有與外接直流電源相連的兩個電極 電解質溶液 或熔融電解質 形成閉合回路 3 電解池工作原理 以電解CuCl2溶液為例 4 電解池中電子和離子的移動 電子 從電源負極流出后 流向電解池陰極 從電解池的陽極流向電源的正極 電子不能通過電解質溶液 離子 陽離子移向電解池的陰極 陰離子移向電解池的陽極 電流 從電源的正極流出 流入陽極 再通過電解質溶液流入陰極 最后流向負極 形成閉合回路 3 陰陽兩極上放電順序 1 陰極 與電極材料無關 氧化性強的先放電 放電順序為 2 陽極 若是活性電極作陽極 則活性電極首先失電子 生成金屬陽離子 發(fā)生氧化反應 若是惰性電極作陽極 放電順序為 注意 放電指的是電極上的得 失電子 活性電極指的是除去Au Pt以外的金屬 惰性電極指的是Pt Au C電極 不參與電極反應 陰極材料若為金屬電極 一般是增強導電性但不參與反應 4 以惰性電極電解水溶液的有關規(guī)律 1 電解水型 含氧酸 強堿 活潑金屬含氧酸鹽 陰極反應式為4H 4e 2H2 陽極反應式為4OH 4e 2H2O O2 總方程式為2H2O2H2 O2 電解質濃度變大 pH可能變大 變小或不變 可加H2O復原 2 電解電解質類型 無氧酸 如HCl 不活潑金屬無氧酸鹽 CuCl2 電解質濃度變小 加電解質本身復原 3 放H2生堿型 活潑金屬的無氧酸鹽 如NaCl 陰極反應式為2H 2e H2 陽極反應式為2Cl 2e Cl2 總方程式為2Cl 2H2OCl2 H2 2OH 溶液pH變大 加HCl 鹵化氫 復原 4 放O2生酸型 不活潑金屬的含氧酸鹽 如CuSO4 陰極反應式為2Cu2 4e 2Cu 陽極反應式為4OH 4e O2 2H2O 總方程式為2Cu2 2H2O2Cu O2 4H 溶液pH變小 加CuO 金屬氧化物 或CuCO3復原 1 二次電池的放電 原電池反應 與充電 電解反應 互為可逆反應 2 電解質溶液的導電過程就是電解質溶液被電解的過程 屬于化學變化 3 電解時電子流動方向為負極 陰極 電解質溶液 陽極 正極 4 用惰性電極電解足量CuSO4溶液一段時間后 加入Cu OH 2或CuO均可使電解質溶液恢復到電解前的狀況 5 惰性電極電解Na2SO4溶液和Na2CO3溶液的過程中pH均不變 6 以Pt作電極 電解KCl溶液的離子方程式為2Cl 2H Cl2 H2 答案 1 2 3 4 5 6 1 按要求書寫方程式 1 用Pt作電極 電解AgNO3溶液 陰極反應式 陽極反應式 總反應式 2 用Cu作電極 電解稀H2SO4溶液 陰極反應式 陽極反應式 總反應式 3 用惰性電極電解MgCl2溶液 陽極反應式 陰極反應式 總反應式 4 用惰性電極電解2 mol L 1 NaCl和1 mol L 1 CuSO4的混合溶液 電解過程明顯分兩個階段 第一階段 陰極反應式 陽極反應式 第二階段 陰極反應式 陽極反應式 答案 1 4Ag 4e 4Ag 4OH 4e 2H2O O2 4Ag 2H2O4Ag 4H O2 2 2H 2e H2 Cu 2e Cu2 Cu 2H Cu2 H2 3 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Mg2 2Cl 2H2OMg OH 2 Cl2 H2 4 Cu2 2e Cu 2Cl 2e Cl2 4H 4e 2H2 4OH 4e 2H2O O2 2 若用惰性電極電解CuSO4溶液一段時間后 需加入98 g Cu OH 2固體 才能使電解質溶液復原 則這段時間 陰極發(fā)生的電極反應式為 整個電路中轉移的電子數為 用NA表示 NA表示阿伏加德羅常數的值 答案 Cu2 2e Cu 2H2O 2e H2 2OH 4NA 電極反應式和電解方程式的書寫要點 1 做到 三看 正確書寫電極反應式 一看電極材料 若是金屬 Au Pt除外 作陽極 金屬一定被電解 注 Fe生成Fe2 二看電解質 電解質是否參與電極反應 三看電解質狀態(tài) 是熔融狀態(tài) 還是水溶液 2 規(guī)避 兩個 失分點 書寫電解池中電極反應式時 一般以實際放電的離子表示 但書寫總電解反應方程式時 弱電解質要寫成分子式 且注明 電解 條件 電解水溶液時 應注意放電順序中H OH 之后的離子一般不參與放電 命題點1 電解原理及其規(guī)律 1 下列裝置的線路接通后 經過一段時間 溶液的pH明顯減小的是 A B C D 答案 D 2 雙選 如圖所示 在一定電壓下用惰性電極電解由等物質的量濃度的FeCl2 HCl組成的混合溶液 已知在此電壓下 陰 陽離子根據放電能力順序 都可能在陽極放電 下列分析正確的是 A C1電極上的電極反應式為2H 2e H2 B C1電極處溶液首先變黃色 C C2電極上可依次發(fā)生的電極反應為Fe2 e Fe3 2Cl 2e Cl2 D 當C1電極上有2 g物質生成時 就會有2NA個電子通過溶液發(fā)生轉移 NA表示阿伏加德羅常數的值 AC C1電極與電源的負極相連 作陰極 溶液中的H 在陰極放電 電極反應式為2H 2e H2 A正確 C1電極上H 放電生成H2 C2電極與電源的正極相連 作陽極 Fe2 的還原性強于 Cl 則依次發(fā)生的電極反應為Fe2 e Fe3 2Cl 2e Cl2 故C2電極處溶液首先變黃色 B錯誤 C正確 電子只能通過導線傳遞 不能通過溶液傳遞 D錯誤 3 2019 甘肅名校聯(lián)考 電 Fenton法是用于水體中有機污染物降解的高級氧化技術 其反應原理如圖所示 酸性介質 其中電解產生的H2O2與Fe2 發(fā)生Fenton反應 Fe2 H2O2 Fe3 OH OH 生成的羥基自由基 OH 能氧化降解有機污染物 下列說法不正確的是 A 電源的B極是正極 B 電解時陰極周圍溶液的pH增大 C 陰極上發(fā)生的電極反應為O2 2e 2H H2O2 D 若產生4 mol羥基自由基 OH 則消耗22 4 L O2 D O2在電解池的左側得電子生成H2O2 所以A極為負極 B極為正極 A項正確 陰極上O2 2e 2H H2O2 電解質溶液的pH增大 B C項正確 D項 沒有指明溫度和壓強 不能確定氧氣的體積 D項錯誤 命題點2 電化學基本計算 電子守恒法 4 2019 大連模擬 用惰性電極電解一定濃度的CuSO4溶液 通電一段時間后 向所得的溶液中加入0 1 mol Cu2 OH 2CO3后恰好恢復到電解前的濃度和pH 不考慮二氧化碳的溶解 則電解過程中轉移電子的物質的量為 A 0 4 mol B 0 5 mol C 0 6 mol D 0 8 mol C Cu2 OH 2CO3可改寫為2CuO H2O CO2 因反應后生成的CO2離開溶液 所以加入0 1 mol Cu2 OH 2CO3相當于加入0 2 mol CuO 0 1 mol H2O 根據 2Cu O2 4e 2 mol 4 mol 0 2 mol 0 4 mol 2H2O O2 4e 2 mol 4 mol 0 1 mol 0 2 mol 轉移電子的物質的量 0 4 mol 0 2 mol 0 6 mol 5 雙選 2019 平頂山一模 某實驗小組模擬光合作用 采用電解CO2和H2O的方法制備CH3CH2OH和O2 裝置如圖所示 下列說法不正確的是 A 鉑極為陽極 發(fā)生氧化反應 B 電解過程中 H 由交換膜左側向右側遷移 C 陰極的電極反應式為2CO2 12H 12e CH3CH2OH 3H2O D 電路上轉移2 mol電子時鉑極產生11 2 L O2 BD CH3CH2OH中C為 2價 CO2發(fā)生還原反應 在銅極區(qū)充入CO2 由電池符號知 鉑極為陽極 發(fā)生氧化反應 A項正確 鉑極的電極反應式為2H2O 4e 4H O2 氫離子由交換膜右側向左側遷移 B項錯誤 陰極上發(fā)生還原反應生成乙醇和水 C項正確 11 2 L沒有指明標準狀況 D錯誤 電化學中兩種基本計算模型 注 在電化學計算中 還常利用Q I t和Q n e NA NA表示阿伏加德羅常數的值 1 60 10 19 C來計算電路中通過的電量 命題點3 多池串聯(lián)的綜合試題分析 6 將以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池甲與盛有足量硫酸銅溶液的裝置乙相連 起始電路接入狀況如圖 以電流強度0 1 A 通電10 min后 將電池的正 負極互換接入 移動滑動變阻器 以電流強度0 2 A 繼續(xù)通電10 min 結束實驗 甲 乙 下列有關說法正確的是 A 葡萄糖在裝置甲的正極參加反應 氧氣在負極參加反應 B 在該電池反應中 每消耗1 mol氧氣理論上能生成標準狀況下二氧化碳11 2 L C 電池工作20 min時 乙裝置電極析出固體和電極上產生氣體的質量之比為2 1 D 電池工作15分鐘時 乙裝置中銅棒的質量與起始通電前相等 D 由題意可知 裝置甲是以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池 葡萄糖在負極失去電子發(fā)生氧化反應 氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應 A項錯誤 在該電池中 發(fā)生的總反應為C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 則每消耗1 mol氧氣理論上能生成標準狀況下二氧化碳22 4 L B項錯誤 由題意知 0 10 min 銅棒與電源正極相連 發(fā)生反應Cu 2e Cu2 碳棒與電源負極相連 發(fā)生反應Cu2 2e Cu 通電10 min后將電池的正 負極互換接入 由于10 20 min時的電流強度是0 10 min時的2倍 則10 15 min碳棒上發(fā)生反應Cu 2e Cu2 銅棒上發(fā)生反應Cu2 2e Cu 15 min時乙裝置中銅棒即可恢復到起始通電前的狀態(tài) 15 20 min碳棒上發(fā)生反應4OH 4e O2 2H2O 銅棒上發(fā)生反應Cu2 2e Cu 生成1 mol O2的同時析出2 mol Cu 則20 min時 乙裝置電極析出固體和電極上產生氣體的質量之比為4 1 C項錯誤 D項正確 7 2019 長沙模擬 用石墨電極完成下列電解實驗 下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是 實驗一 實驗二 裝 置 現(xiàn) 象 a d處試紙變藍 b處變紅 局部退色 c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產生 鋼珠右側n處有氣泡產生 A a d處 2H2O 2e H2 2OH B c處發(fā)生反應 Fe 2e Fe2 C 根據實驗一的原理 實驗二中n處析出O2 D b處 2Cl 2e Cl2 Cl2溶于水生成HClO 使溶液退色 C 由裝置圖可知 實驗一中a d為陰極 水電離出的氫離子得電子生成氫氣 即2H2O 2e H2 2OH 故a d處pH試紙顯藍色 A項正確 實驗一中c b為陽極 c處發(fā)生反應 Fe 2e Fe2 由于生成的Fe2 濃度較小 且pH試紙本身有顏色 故c處無明顯變化 b處發(fā)生反應 2Cl 2e Cl2 產生的Cl2溶于水生成HCl和HClO 故b處變紅 局部退色 B D項正確 結合實驗一的原理和題圖知 實驗二中兩個鋼珠的左側均為陽極 右側均為陰極 初始時兩個鋼珠的左側均發(fā)生反應 Fe 2e Fe2 右側均發(fā)生反應 2H 2e H2 一段時間后 Fe2 移動到m和n處 m n處附近Fe2 濃度增大 發(fā)生反應 Fe2 2e Fe 故實驗二中n處不能產生O2 C項錯誤 8 雙選 2019 黑龍江名校聯(lián)考 H2S轉化是環(huán)保和資源利用的研究課題 將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖裝置 可以回收單質硫 甲為二甲醚 CH3OCH3 空氣燃料電池 下列推斷正確的是 A Y極充入O2 B 電子移動方向 X W 溶液 Z Y C 電解后 乙裝置右池中c NaOH 減小 D Z極反應式為S2 2e S AD 據圖分析甲為原電池 乙為電解池 電解池右側有H2產生 則W極為陰極 Z極作陽極 連接的Y極為原電池的正極 發(fā)生還原反應 所以Y極應充入氧氣 A項正確 電子不進入溶液 B項錯誤 乙裝置右池中發(fā)生電極反應2H2O 2e H2 2OH 氫氧化鈉溶液濃度增大 C項錯誤 Z極電極反應為S2 2e S D項正確 多池串聯(lián)裝置中電極的判斷模型 1 2 電解原理的實際應用 1 電解飽和食鹽水 氯堿工業(yè) 1 電極反應 陽極 2Cl 2e Cl2 反應類型 氧化反應 陰極 2H 2e H2 反應類型 還原反應 檢驗陽極產物的方法是 用濕潤的KI淀粉試紙靠近陽極附近 若試紙變藍 證明生成了Cl2 電解時向食鹽水中加酚酞 陰極附近溶液變紅 說明該電極附近產生的物質為NaOH 2 電解方程式 化學方程式 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 離子方程式 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 3 陽離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖 陽離子交換膜的作用 阻止OH 進入陽極室與Cl2發(fā)生副反應 2NaOH Cl2 NaCl NaClO H2O 阻止陽極產生的Cl2和陰極產生的H2混合發(fā)生爆炸 a b c d加入或取出的物質分別是飽和食鹽水 稀NaOH溶液 稀的食鹽水 濃NaOH溶液 X Y分別是Cl2 H2 2 電鍍銅與電解精煉銅 1 電鍍銅 2 電解精煉銅 3 電冶金 活潑金屬的冶煉方法 1 電解熔融氯化鈉得到鈉 2NaCl 熔融 2Na Cl2 2 電解熔融Al2O3制Al 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 電極反應 陽極 6O2 12e 3O2 陰極 4Al3 12e 4Al 冰晶石的作用是作Al2O3的助熔劑 1 電解飽和食鹽水制堿時 用Fe作陰極可增強導電性 2 電解精煉銅時 雜質Zn Au Ag均不溶解 形成陽極泥而沉淀 3 電鍍銅和電解精煉銅時 電解質溶液中c Cu2 均保持不變 4 電解冶煉鎂 鋁通常電解MgCl2和Al2O3 也可以電解MgO和AlCl3 5 粗銅電解精煉時 若電路中通過2 mol e 陽極減少64 g 答案 1 2 3 4 5 電解尿素 CO NH2 2 的堿性溶液制氫氣的裝置示意圖如圖 電解池中隔膜僅阻止氣體通過 陰陽兩極均為惰性電極 1 A極為 電極反應式為 2 B極為 電極反應式為 答案 1 陽極 CO NH2 2 8OH 6e N2 CO 6H2O 2 陰極 6H2O 6e 3H2 6OH 命題點1 電解原理的常規(guī)應用 1 利用如圖所示裝置模擬電解原理在工業(yè)生產中的應用 下列說法正確的是 A 氯堿工業(yè)中 X電極上的反應式是4OH 4e 2H2O O2 B 電解精煉銅時 Z溶液中的Cu2 濃度不變 C 在鐵片上鍍銅時 Y是純銅 D 制取金屬鎂時 Z是熔融的氯化鎂 答案 D 2 2017 全國卷 T11 用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密 耐腐蝕的氧化膜 電解質溶液一般為H2SO4 H2C2O4混合溶液 下列敘述錯誤的是 A 待加工鋁質工件為陽極 B 可選用不銹鋼網作為陰極 C 陰極的電極反應式為Al3 3e Al D 硫酸根離子在電解過程中向陽極移動 C A對 該電解池陽極發(fā)生的電極反應為2Al 3H2O 6e Al2O3 6H 鋁化合價升高失電子 所以待加工鋁質工件應為陽極 B對 C錯 陰極發(fā)生的電極反應為2H 2e H2 陰極可選用不銹鋼網作電極 D對 電解質溶液中的陰離子向陽極移動 3 雙選 目前電解法制燒堿通常采用離子交換膜法 陽 陰 離子交換膜不允許陰 陽 離子通過 則下列敘述中錯誤的是 A NaOH H2均在 區(qū)產生 B 圖中a為陰離子交換膜 C 使用離子交換膜可以有效地隔離NaOH和Cl2 阻止二者之間的反應 D 電解時往 區(qū)的溶液中滴加幾滴甲基橙 溶液先變紅后退色 AB 區(qū)是陰極室 H H2O 放電生成氫氣 同時促進水的電離 生成氫氧化鈉 區(qū)Na 通過a進入 區(qū) 故a應該是陽離子交換膜 區(qū)和電源的正極相連 為陽極 Cl 放電生成氯氣 區(qū)Cl 通過b進入 區(qū) 故b應該是陰離子交換膜 氯氣溶于水顯酸性 同時次氯酸還具有漂白性 所以滴入甲基橙后溶液先變紅后退色 錯誤的是A B兩項 命題點2 電解原理在物質制備方面的應用 4 2019 重慶七校聯(lián)考 O3是一種常見的綠色氧化劑 可由臭氧發(fā)生器電解稀硫酸制得 原理如圖所示 下列說法錯誤的是 A 電極a為陰極 B a極的電極反應式為O2 4H 4e 2H2O C 電解一段時間后b極周圍溶液的pH下降 D 標準狀況下 當有5 6 L O2反應時 收集到O2和O3混合氣體4 48 L O3的體積分數為80 D 電極b上生成O2和O3 則電極b上發(fā)生失電子的氧化反應 則電極b為陽極 電極a為陰極 A項正確 電極a的電極反應式為O2 4e 4H 2H2O B項正確 電極b上H2O失去電子 發(fā)生氧化反應生成O2 O3和H 故電解一段時間后b極周圍溶液的pH下降 C項正確 標準狀況下 當有5 6 L氧氣參加反應時 轉移電子1 mol 設收集到氧氣為x mol 臭氧為y mol 則有x y 0 2 4x 6y 1 解得x y 0 1 故O3的體積分數為50 D項錯誤 5 雙選 2019 滁州模擬 常溫下 NCl3是一種黃色黏稠狀液體 是制備新型水消毒劑ClO2的原料 可以采用如圖所示裝置制備NCl3 下列說法正確的是 A 每生成1 mol NCl3 理論上有6 mol H 經質子交換膜從右側向左側遷移 B 可用濕潤的淀粉 KI試紙檢驗氣體M C 石墨極的電極反應式為NH 3Cl 6e NCl3 4H D 電解過程中 質子交換膜右側溶液的pH會減小 AC A項 每生成1 mol NCl3 轉移6 mol e 理論上有6 mol H 經質子交換膜從右側向左側遷移 A正確 B項 M為H2 不能用濕潤的淀粉 KI試紙檢驗 B錯誤 D項 右側pH會增大 D錯誤 6 2018 全國卷 節(jié)選 KIO3也可采用 電解法 制備 裝置如圖所示 1 寫出電解時陰極的電極反應式 2 電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為 其遷移方向是 3 與 電解法 相比 KClO3氧化法 的主要不足之處有 寫出一點 解析 1 電解法制備KIO3時 H2O在陰極得到電子 發(fā)生還原反應 2H2O 2e 2OH H2 2 電解池中陽離子向陰極移動 即由電極a向電極b遷移 陽離子交換膜只允許陽離子通過 故主要是K 通過陽離子交換膜 3 根據工藝流程分析 KClO3氧化法 主要是生成的Cl2有毒易污染環(huán)境 答案 1 2H2O 2e 2OH H2 2 K 由a到b 3 產生Cl2易污染環(huán)境等 命題點3 電解原理在環(huán)境治理方面的應用 7 2019 惠州模擬 化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用 電化學降解NO的原理如圖所示 下列說法不正確的是 A A為電源的正極 B 溶液中H 從陽極向陰極遷移 C Ag Pt電極的電極反應式為2NO 12H 10e N2 6H2O D 電解過程中 每轉移2 mol電子 則左側電極就產生32 g O2 D 根據題給電解裝置圖可知 Ag Pt電極上NO轉化為N2 發(fā)生還原反應 2NO 10e 12H N2 6H2O 則Ag Pt電極作陰極 B為電源的負極 故A為電源的正極 A C項正確 在電解池中陽離子向陰極移動 所以溶液中H 從陽極向陰極遷移 B項正確 左側電極為陽極 電極反應式為2H2O 4e O2 4H 則每轉移2 mol電子 左側電極產生16 g O2 D項錯誤 8 雙選 2019 鄭州模擬 科學家設計了一種可以循環(huán)利用人體呼出的CO2并提供O2的裝置 總反應方程式為2CO2 2CO O2 下列說法正確的是 A 由圖分析N電極為正極 B OH 通過離子交換膜遷向右室 C 陰極的電極反應為CO2 H2O 2e CO 2OH D 反應完畢 該裝置中電解質溶液的堿性增強 BC 由題圖可知N電極為負極 P電極為正極 A項錯誤 OH 通過陰離子交換膜遷向右室 B項正確 根據題圖知 陰極發(fā)生的電極反應為CO2 H2O 2e CO 2OH C項正確 根據總反應為2CO2 2CO O2 可知反應完畢裝置中溶液的pH并無變化 故堿性不會增強 D項錯誤 9 Fe CN 6 3 可將氣態(tài)廢棄物中的硫化氫氧化為可利用的硫 自身被還原為 Fe CN 6 4 工業(yè)上常采用如圖所示的電解裝置 通電電解 然后通入H2S加以處理 下列說法不正確的是 A 電解時 陽極反應式為 Fe CN 6 4 e Fe CN 6 3 B 電解時 陰極反應式為2HCO 2e H2 2CO C 當電解過程中有標準狀況下22 4 L H2生成時 溶液中有32 g S析出 溶解忽略不計 D 整個過程中需要不斷補充K4 Fe CN 6 與KHCO3 D 電解時 陽極上 Fe CN 6 4 失去電子 陽極的電極反應式為 Fe CN 6 4 e Fe CN 6 3 A正確 陰極上HCO放電 發(fā)生還原反應 陰極反應式為2HCO 2e H2 2CO B正確 標準狀況下22 4 L H2的物質的量為1 mol 則轉移2 mol電子 H2S失去2 mol電子 生成1 mol單質S 即析出32 g S C正確 根據以上分析可知 反應的結果相當于是H2S被電解生成H2和S 所以不需要補充K4 Fe CN 6 和KHCO3 D錯誤 隔膜在電化學裝置中的應用 科學探究與創(chuàng)新意識 分析近幾年高考試題 涉及隔膜電化學裝置的試題比較多 且常出常新 每年都有變化 隔膜的功能在于選擇性地通過某些離子或阻止某些離子來隔離某些物質 進而制備一些特定物質 體現(xiàn)了科學探究與創(chuàng)新意識的化學核心素養(yǎng) 1 隔膜的分類 隔膜又叫離子交換膜 由高分子特殊材料制成 離子交換膜分三類 1 陽離子交換膜 簡稱陽膜 只允許陽離子通過 即允許H 和其他陽離子通過 不允許陰離子通過 2 陰離子交換膜 簡稱陰膜 只允許陰離子通過 不允許陽離子通過 3 質子交換膜 只允許H 通過 不允許其他陽離子和陰離子通過 2 隔膜的作用 1 能將兩極區(qū)隔離 阻止兩極區(qū)產生的物質接觸 防止發(fā)生化學反應 2 能選擇性地通過離子 起到平衡電荷 形成閉合回路的作用 注意 反應物相同 不同的交換膜 遷移的離子種類不同 同種交換膜 如果轉移相同的電子數 離子所帶電荷數不同 則遷移離子數不同 離子遷移依據電荷平衡 而離子數目變化量可能不相等 典例導航 2016 全國卷 T11 三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示 采用惰性電極 ab cd均為離子交換膜 在直流電場的作用下 兩膜中間的Na 和SO可通過離子交換膜 而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室 下列敘述正確的是 A 通電后中間隔室的SO向正極遷移 正極區(qū)溶液pH增大 B 該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品 C 負極反應為2H2O 4e O2 4H 負極區(qū)溶液pH降低 D 當電路中通過1 mol電子的電量時 會有0 5 mol的O2生成 思路點撥 直流電場作用 圖中的 極和 極就是陰極和陽極SO移向 極 Na 移向 極 ab為陽離子交換膜 cd為陰離子交換膜 極反應為2H 2e H2 pH增大 極反應為4OH 4e O2 2H2O pH減小 答案 B 1 正極區(qū)的電極反應式為 正極區(qū)的pH變 填 大 或 小 從平衡角度解釋原因 2 當正極產生0 5 mol氣體時 通過cd膜的離子數目為 通過ab膜的離子數目為 答案 1 4OH 4e O2 2H2O 小 正極區(qū)溶液中存在H2OH OH OH 放電 c OH 減小 上述平衡右移 使c H c OH 且c H 逐漸增大 pH減小 2 6 02 1023 或NA 2 6 02 1023或2NA 1 2019 合肥模擬 圖甲為一種新型污水處理裝置 該裝置可利用一種微生物將有機廢水的化學能直接轉化為電能 圖乙是一種用惰性電極電解飽和食鹽水的消毒液發(fā)生器 下列說法不正確的是 甲 乙 A 圖甲的X點要與圖乙中的a極連接 B 圖乙中b極的電極反應式為2Cl 2e Cl2 C 當N極消耗1 mol氣體時 有2 mol H 通過離子交換膜 D 若有機廢水中主要含有淀粉 則圖甲中M極反應為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH C 圖甲中N極上O2轉化為H2O 發(fā)生還原反應 則N極為正極 M極為負極 圖乙通過電解飽和食鹽水獲得消毒液 則a極析出H2 b極析出Cl2 a極為陰極 b極為陽極 電解池的陽極與電源正極相連 電解池的陰極與電源負極相連 故X點與a極相連 A項正確 圖乙中b極析出氯氣 電極反應式為 2Cl 2e Cl2 B項正確 根據O2 4e 4H 2H2O 當N極消耗1 mol氣體時 轉移4 mol電子 故有4 mol H 通過離子交換膜 C項錯誤 若有機廢水中主要含有淀粉 則圖甲中M極上淀粉轉化為CO2 電極反應為 C6H10O5 n 7nH2O 24ne 6nCO2 24nH D項正確 2 2019 保定模擬 用Na2SO3溶液吸收硫酸工業(yè)尾氣中的二氧化硫 將所得的混合液進行電解循環(huán)再生 這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法 其中陰 陽離子交換膜組合循環(huán)再生機理如圖所示 下列有關說法中不正確的是 A X為直流電源的負極 Y為直流電源的正極 B 陽極反應為4OH 4e 2H2O O2 C 圖中的b a D 該過程中的產品主要為H2SO4和H2 B 根據Na 和SO的移向可知Pt 為陰極 反應為2H 2e H2 Pt 為陽極 反應為SO 2e H2O SO 2H 3 2019 長春質檢 某科研小組研究采用BMED膜堆 示意圖如下 模擬以精制濃海水為原料直接制備酸堿 BMED膜堆包括陽離子交換膜 陰離子交換膜和雙極膜 A D 已知 在直流電源的作用下 雙極膜內中間界面層發(fā)生水的解離 生成H 和OH 下列說法錯誤的是 A 電極a連接電源的正極 B B為陽離子交換膜 C 電解質溶液采用Na2SO4溶液可避免有害氣體的產生 D 口排出的是淡水 B 根據題干信息確定該裝置為電解池 陰離子向陽極移動 陽離子向陰極移動 所以電極a為陽極 連接電源的正極 A正確 水在雙極膜A解離后 氫離子吸引陰離子透過B膜到左側形成酸 B為陰離子交換膜 B錯誤 電解質溶液采用Na2SO4溶液 電解時生成氫氣和氧氣 可避免有害氣體的產生 C正確 海水中的陰 陽離子透過兩側交換膜向兩側移動 淡水從 口排出 D正確 4 雙選 2019 湖北名校聯(lián)考 硼酸 H3BO3 為一元弱酸 已知H3BO3與足量NaOH溶液反應的離子方程式為H3BO3 OH B OH H3BO3可以通過電解的方法制備 其工作原理如圖所示 陽膜和陰膜分別只允許陽離子 陰離子通過 下列說法正確的是 A 當電路中通過1 mol電子時 可得到1 mol H3BO3 B 將電源的正負極反接 工作原理不變 C 陰極室的電極反應式為2H2O 4e O2 4H D B OH 穿過陰膜進入產品室 Na 穿過陽膜進入陰極室 AD 電解時 左側石墨電極為陽極 右側石墨電極為陰極 陽極上H2O失電子生成O2和H 即2H2O 4e O2 4H 陰極上H2O得電子生成H2和OH 即2H2O 2e H2 2OH 當電路中通過1 mol電子時 陽極生成1 mol H H 通過陽膜進入產品室 與通過陰膜進入產品室的B OH 反應生成1 mol H3BO3 A項正確 電源正負極反接后 左側石墨電極為陰極 陰極反應式為 2H 2e H2 H 被消耗 無法移向產品室 不能生成H3BO3 B項錯誤 結合上述分析可知 陰極反應式為2H2O 2e H2 2OH C項錯誤 電解時原料室中Na 穿過陽膜進入陰極室 B OH 穿過陰膜進入產品室 D項正確 5 以稀硫酸為電解質溶液 利用太陽能電池將CO2轉化為乙烯的工作原理如圖所示 則M極為 極 填 陰 或 陽 電極反應式為 N極電極反應式為 總反應式為 解析 根據化合價可知 M極碳化合價由 4降為 2 發(fā)生還原反應 為陰極 N為陽極 答案 陰 2CO2 12e 12H C2H4 4H2O 6H2O 12e 3O2 12H 2CO2 2H2OC2H4 3O2 1 2018 全國卷 最近我國科學家設計了一種CO2 H2S協(xié)同轉化裝置 實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除 示意圖如圖所示 其中電極分別為ZnO 石墨烯 石墨烯包裹的ZnO 和石墨烯 石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為 EDTA Fe2 e EDTA Fe3 2EDTA Fe3 H2S 2H S 2EDTA Fe2 該裝置工作時 下列敘述錯誤的是 A 陰極的電極反應 CO2 2H 2e CO H2O B 協(xié)同轉化總反應 CO2 H2S CO H2O S C 石墨烯上的電勢比ZnO 石