《3年高考2年模拟》2022课标版高中化学一轮复习 微专题6　电解池装置中的交换膜(2).pptx

1、必备知识 整合 关键能力 突破 微专题微专题6 6电解池装置中的交换膜电解池装置中的交换膜 必备知识 整合 关键能力 突破 有膜电解池题型是高考课标卷必考知识点(2020课标全国卷没出现), 一般在无机综合题(工业流程题中出现),也会出现在选择题中。一般是以电 解池制备物质或消除污染的情境出现,主要考查电极方程式的书写及相关计 算,涉及得失电子守恒思想,体现了宏观辨识和微观探析、变化观念和平衡思 想、证据推理和模型认知、科学精神和社会责任等学科素养。 必备知识 整合 关键能力 突破 典例探究典例探究 例例(2020安徽马鞍山摸底)目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法,阳(阴) 离子交换膜只允许

2、阳(阴)离子通过,阴(阳)离子和分子不能通过,则下列叙述 中错误的是() A.NaOH、H2均在区产生 B.图中a为阴离子交换膜 C.使用离子交换膜可以有效地隔离 NaOH和Cl2,阻止二者之间的反应 D.电解时往区的溶液中滴加几滴甲基橙,溶液先变红后褪色 B 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析区是阴极室,H+(H2O)放电生成氢气,同时促进水的电离,生成氢氧化 钠,A正确;区中的Na+通过a进入区,故a是阳离子交换膜,B错误;区是阳 极室,Cl-放电生成氯气,区中的Cl-通过b进入区,故b是阴离子交换膜,使用 离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2,防止二者反应,C正确;氯气溶于水显

3、 酸性,同时次氯酸还具有漂白性,所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色,D正确。 必备知识 整合 关键能力 突破 规律方法规律方法 该题通过有膜电解池考查了离子交换膜的判别及作用和阴、阳极的产物判 断等知识,这类题的一般解题思路如下: 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,隔膜作用主要有提高产品纯度、避免 产物之间发生反应、避免产物因发生反应而产生危险等。交换膜能隔离两 必备知识 整合 关键能力 突破 种电解质溶液

4、,避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触,能提高电 流效率。在这种装置中,交换膜起盐桥的作用,且优于盐桥(盐桥需要定时替 换或再生)。通过限制离子迁移,使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回 路,使氧化剂和还原剂在不接触的条件下发生氧化还原反应。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.(2020黑龙江哈尔滨模拟)以PbO为原料回收铅的过程如下: a.将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中,得到含Na2PbCl4的溶液; b.电解Na2PbCl4溶液后生成Pb,原理如图所示。 下列判断不正确的是() A.阳极区的溶质主要是H2SO4 B.电极的电极反应式为PbC+2e-Pb+4Cl- C.

5、当有2.07gPb生成时,通过阳离子交换膜的阳离子为0.04mol D.电解过程中为了实现物质的循环利用,可向阴极区补充PbO 2 4 l C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析电解Na2PbCl4溶液后生成Pb,由题图可知,当有2.07gPb生成时,即生成 Pb的物质的量为=0.01mol,转移电子的物质的量为0.02mol,电解 液中的阳离子为氢离子,根据得失电子守恒可知,通过阳离子交换膜的阳离子 为0.02mol,故C项错误。 2.07g 207g / mol 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2020辽宁大连3月检测)采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法, 下图是

6、利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。 下列说法正确的是() A.Zn电极与电源的负极相连 B.ZnC2O4在阳离子交换膜右侧生成 C.电解的总反应式为2CO2+ZnZnC2O4 D.通入11.2LCO2时,转移0.5mol电子 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析CO2通入Pb电极发生还原反应生成C2,则Pb电极为阴极,Zn电极为 阳极,故Zn电极与电源的正极相连,A错误;Zn电极反应式为Zn-2e-Zn2+,生 成的Zn2+经阳离子交换膜向左迁移,与Pb电极生成的C2结合生成ZnC2O4,故 在阳离子交换膜左侧生成ZnC2O4,B错误;阴极上CO2被还原生成C2,阳

7、极上 Zn被氧化生成Zn2+,故电池总反应式为2CO2+ZnZnC2O4,C正确;题目未指 明11.2LCO2是否处于标准状况下,无法确定转移电子数,D错误。 2 4 O 2 4 O 2 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 3.科研人员利用Mo2N纳米催化剂在0.1molL-1盐酸中进行电催化固氮,装置如图 所示,在一定电压下具有较高的产氨速率。 下列判断错误的是() A.Mo2N/GCE电极为阴极 B.溶液中H+通过隔膜向石墨电极区迁移 C.Mo2N/GCE电极区反应式为N2+6H+ 6e-2NH3 D.为提高溶液的导电性,可在石墨电极区加入适量的硫酸 B 必备知识 整合 关键能力 突破

8、 解析解析根据题图可知,左侧电极N2NH3,N元素的化合价降低,得电子发生还 原反应,Mo2N/GCE电极为阴极,石墨电极为阳极,阴极反应式为N2+6H+6e- 2NH3,阳极反应式为2H2O-4e-O2+4H+。根据上述分析,A、C项正 确;电解池中,阳离子移向阴极,则H+通过隔膜向Mo2N/GCE电极区迁移,B项错 误;石墨电极区加入适量硫酸,硫酸不放电,能增加导电能力,D项正确。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提 纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。 下列说法中不正确的是() A.阴极材料可以是Fe,含氧酸根杂质不参与电极反应 B.该电解槽的阳极反应式为4OH-4e-2H2O+O2 C.通电后,该电解槽阴极附近溶液的pH会逐渐减小 D.除去杂质后,氢氧化钾溶液从出口B导出来 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析电解槽中阴离子放电顺序为OH-含氧酸根离子,阳离子放电顺序为 H+K+,故此电解反应的实质是电解水,阴极反应是2H2O+2e-2OH-+H2, 通电后阴极区的pH会增大,阳极反应是4OH-4e-2H2O+O2,阳极区c(OH) 减小,K+会通过阳离子交换膜移向阴极与阴极产生的OH-结合,以KOH溶液的 形式从B口导出。由上述分析可得出A、B、D正确,C错误。