1、微专题4 “有膜”电解池题型的解题方法1交换膜的功能及工作原理(1)功能：使离子选择性定向移动，目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷。(2)工作原理(以阳离子交换膜为例)：交换膜上有很多微孔，“孔道”上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过“孔道”，由浓度大的区域向浓度小的区域移动。阴离子移动到“孔道”处，受到“孔道”带负电荷基团的排斥而不能进入“孔道”中，因而不能通过交换膜。这就是“选择性”透过的原因。其构造与工作示意图如图所示：阴离子交换膜的构造和工作原理与此相同，只不过是“孔道”中带正电荷基团而已。2离子交换膜的类型(1)阳离子交换膜：只允许阳离子通过；(2)阴离子交换膜：只允许阴离子通
2、过；(3)质子交换膜：只允许质子通过。3有膜电解池试题的解题思路(1)确定电解池的阴、阳极：根据外接电源的正负极、电子流向、电极现象等确定电解池的阴、阳极。(2)根据交换膜的类型确定移动的离子及移动方向：阳离子交换膜：只有阳离子由阳极移向阴极；阴离子交换膜：只有阴离子由阴极移向阳极；质子交换膜：只有氢离子由阳极移向阴极。(3)根据移动的离子书写判断电极反应式，判断溶液离子浓度、质量、pH的变化，判断电极产物等。【例题】纳米级Cu2O因具有优良的催化性能而受到广泛关注。采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2CuH2OCu2OH2。下列说法正确的是()
3、A钛电极上发生氧化反应B阳极附近溶液的pH逐渐增大C离子交换膜应采用阳离子交换膜D阳极反应式为2Cu2OH2e=Cu2OH2OD钛电极与电源负极相连作阴极，发生氢离子得电子的还原反应，A项错误；根据总反应可得阳极反应式为2Cu2e2OH=Cu2OH2O，消耗OH，则阳极附近溶液的pH减小，B项错误、D项正确；阳极反应式为2Cu2e2OH=Cu2OH2O，则应采用阴离子交换膜，C项错误。离子交换膜的判断根据题给信息“采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备Cu2O”，结合电极反应式：2Cu2e2OH=Cu2OH2O，电解时OH移动至阳极反应，应采用阴离子交换膜。1硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已
4、知H3PO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3OH=B(OH)，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法错误的是()Aa与电源的正极相连接B阳极的电极反应式为2H2O4e=O24HC当电路中通过3 mol电子时，可得到1 mol H3BO3DB(OH)穿过阴膜进入产品室，Na穿过阳膜进入阴极室C与a相连的石墨为阳极，则a与电源的正极相连接，故A正确；阳极上水失电子生成O2和H，电极反应式为2H2O4e=O24H，故B正确；电解时阴极上水得电子生成H2和OH，电极反应式为2H2O2e=H22OH，原料室中的钠离子通过阳
5、膜进入阴极室，原料室中的B(OH)通过阴膜进入产品室，故D正确；阳极室中氢离子通过阳膜进入产品室，理论上每生成1 mol H3BO3，需要1 mol H、1 mol B(OH)，故需要转移1 mol电子，故C错误。2用惰性电极电解FeSO4溶液制备高纯铁的原理如图所示。下列说法错误的是()A阳极主要发生反应：Fe2e=Fe3B可用高纯铁电极作阴极C电解液中的SO由右向左通过阴离子交换膜D电解法制备高纯铁总反应：3Fe2Fe2Fe3C根据图中信息可知，阳极亚铁离子失电子产生铁离子，发生的电极反应为Fe2e=Fe3，选项A正确；可用高纯铁电极作阴极，阴极上亚铁离子得电子产生铁单质析出在高纯铁电极上
6、，选项B正确；电解池中阴离子SO定向移动到阳极，故由左向右通过阴离子交换膜，选项C错误；电解法制备高纯铁阳极电极反应式为2Fe22e=2Fe3，阴极电极反应式为Fe22e=Fe，总反应为3Fe2Fe2Fe3，选项D正确。3重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)：制备原理：2CrO(黄色)2H=Cr2O(橙色)H2O。(1)通电后阳极室产生的现象为_；其电极反应式是_。(2)该制备过程总反应的离子方程式可表示为4CrO4H2O=2Cr2O4OH2H2O
7、2，若实验开始时在右室中加入38.8 g K2CrO4，t min后测得右室中K与Cr的物质的量之比为32，则溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物质的量之比为_；此时电路中转移电子的物质的量为_。解析(1)阳极发生氧化反应，溶液中氢氧根离子失去电子生成氧气和水。(2)直接设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y，则钾原子的物质的量为2x2y，铬原子物质的量为x2y，依据两原子个数比为32，可求出两物质的物质的量之比为21；根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2 mol，又t min后两物质的物质的量之比为21，则铬酸钾为0.1 mol，重铬酸钾为0.05 mol，根据化学方程式可知，生成0.05 mol的重铬酸钾的反应中转移电子为0.052 mol。答案(1)阳极产生无色气体，溶液由黄色逐渐变为橙色4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)(2)210.1 mol4
