高考中有关离子交换膜的电化学试题28793课件.ppt

1、有关离子交换膜的电化学试题有关离子交换膜的电化学试题*1.隔离某些物质防止发生反应隔离某些物质防止发生反应 2.用于物质的制备用于物质的制备 3.物质分离、提纯等。物质分离、提纯等。一、交换膜的功能：一、交换膜的功能：使离子选择性定向迁移使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)三、离子交换膜的类型：三、离子交换膜的类型：常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。膜、特殊离子交换膜等。二、交换膜在中学电化学中的作用：二、交换膜在中学电化学中的作用：*、隔离某些物质防止发生反应、

2、隔离某些物质防止发生反应例例1：目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。则下列叙（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。则下列叙述中错误的是（述中错误的是（）IIIIIIab+A、NaOH、H2均在均在区产生区产生 B、图中图中a为阴离子交换膜为阴离子交换膜C、使用离子交换膜可以有效地隔离、使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和和Cl2，阻止，阻止二者之间的反应二者之间的反应D、电解时往、电解时往区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色红后褪色B*二、制备某些物质二、制备某些物质

3、例例2:加碘食盐中含有碘酸钾加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)现以电解法制备碘酸现以电解法制备碘酸钾钾,实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液钾溶液,发生反应：发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是（电解。下列说法中正确的是（）A.电解过程中电解过程中OH-从从a极区通过离子交换膜极区通过离子交换膜 c进入进入b极区极区B.随着电解进行随着电解进行,KOH溶液浓度会逐渐减小溶液浓度会逐渐减小

4、C.a电极反应式：电极反应式：I-6e-+6OH-=IO3-+3H2O，a极区的极区的KI最终转变为最终转变为KIO3D.当阳极有当阳极有0.1mol I-放电时，阴极生成放电时，阴极生成 6.72LH2C*三、分离、提纯某些物质三、分离、提纯某些物质例例3:工业品氢氧化钾溶液中含工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如阳离子通过），其工作原理如图所示。下列说法中不正确的图所示。下列说法中不正确的是（是（）A阴极材料可以是阴极材料可

5、以是Fe,含氧酸根杂质不参与电极反应含氧酸根杂质不参与电极反应B B该电解槽的阳极反应式为：该电解槽的阳极反应式为：4OH4OH4e4e=2H=2H2 2O+OO+O2 2 C C通电后，该电解槽阴极附近溶液的通电后，该电解槽阴极附近溶液的pH会逐渐减小会逐渐减小 D D除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来导出来C*例例4.利用惰性电极和下图装置对硫酸钠水溶利用惰性电极和下图装置对硫酸钠水溶液进行电解。液进行电解。a、b、c、d四处可得产品分别四处可得产品分别是是 、。阴离子阴离子交换膜交换膜阳离子阳离子交换膜交换膜Na2SO4(aq)bacd氢气氢气 氧气氧气

6、 NaOH溶液溶液 硫酸溶液硫酸溶液*5（新课标全国卷（新课标全国卷）次磷酸）次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：具有较强还原性。回答下列问题：(4)H3PO2也可用电渗析法制备，也可用电渗析法制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作原理如图工作原理如图所示所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：下一页下一页写出阳极的电极反应式：写出阳极的电极反应式：_。分析产品室可得到分析产品室可得到H3PO2的原因是的原因是_。早期采用早期采用“三室电渗析法三室电渗析法”制备制备H3PO2：将：将“四室电

7、渗析四室电渗析法法”中阳极室的稀硫酸用中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有品中混有_杂质，该杂质产生的原因是杂质，该杂质产生的原因是_。2H2H2 2O-4eO-4e-=O=O2 2+4H+4H+阳极室的阳极室的H H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H H2 2POPO3 3-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成POPO4 43-3-H H3 3POPO3 3或或H H2 2

8、POPO2 2-被氧化。被氧化。*2某研究小组用某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，如图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。材料为石墨。图中图中a表示表示 离子交换膜（填离子交换膜（填“阴阴”或或“阳阳”）。）。AE分别代表生产中的原料或产品分别代表生产中的原料或产品，其中，其中C为硫酸，则为硫酸，则A表示表示 ，E表示

9、表示 。阳极的电极反应式为阳极的电极反应式为 。*1 1、现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极，请、现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极，请用氯碱工业中的膜技术原理，回答下列问题用氯碱工业中的膜技术原理，回答下列问题 （1)1)写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式_（2 2）请利用交换膜技术，根据上图框架，设计一个电）请利用交换膜技术，根据上图框架，设计一个电解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置，标解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置，标出进出物质的化学式：出进出物质的化学式：A A ；C C ；E E ；膜；膜b b为为 离子交

10、换离子交换膜（填膜（填“阳阳”或或“阴阴”）*四、试题赏析：四、试题赏析：1.某同学按如图所示装置进行试验，某同学按如图所示装置进行试验，A、B为常见金属，它们为常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。当的硫酸盐可溶于水。当K闭合时，闭合时，SO42-从右向左通过阴离子从右向左通过阴离子交换膜移向交换膜移向A极下列分析正确的是极下列分析正确的是 （）A溶液中溶液中c(A2)减小减小 BB极的电极反应：极的电极反应：B2e=B2 CY电极上有电极上有H2产生，发生还原反应产生，发生还原反应 D反应初期，反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解D*2 2（2

11、0142014全国大纲版理综化学卷，全国大纲版理综化学卷，T9T9）右图是在航天用高）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH(MHNiNi电池电池)。下列有关说法不正确的是。下列有关说法不正确的是（）A放电时正极反应为：放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OH B B电池的电解液可为电池的电解液可为KOHKOH溶液溶液C C充电时负极反应为：充电时负极反应为：MHMHOHOHMMH H2 2O Oe eD DMHMH是一类储氢材料，其氢密度越大，是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高电池的能量密

12、度越高C*3 3（20142014福建理综化学卷，福建理综化学卷，T11T11）某原电池装置如右图所示，）某原电池装置如右图所示，电池总反应为电池总反应为2Ag2AgClCl2 22AgCl2AgCl。下列说法正确的是（。下列说法正确的是（）A A正极反应为正极反应为AgClAgCle eAgAgClClB B放电时，交换膜右侧溶液中有大放电时，交换膜右侧溶液中有大 量白色沉淀生成量白色沉淀生成C C若用若用NaClNaCl溶液代替盐酸，则电池溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变总反应随之改变D D当电路中转移当电路中转移0.01 mol e0.01 mol e时，时，交换膜左侧溶液中约减少交换

13、膜左侧溶液中约减少0.02 mol0.02 mol离子离子D*4.(20134.(2013浙江高考浙江高考11)11)电解装置如图所示电解装置如图所示,电解槽内装有电解槽内装有KIKI及淀粉溶液及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色发现左侧溶液变蓝色,一一段时间后段时间后,蓝色逐渐变浅。已知蓝色逐渐变浅。已知:3I:3I2 2+6OH+6OH-=IO=IO3 3-+5I5I-+3H+3H2 2O O下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.右侧发生的电极反应式右侧发生的电极反应式:2H 2H2 2O+2eO+2

14、e-=H=H2 2+2OH+2OH-B.B.电解结束时电解结束时,右侧溶液中含有右侧溶液中含有IOIO3 3-C.电解槽内发生反应的总化学方程式电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H KI+3H2 2O KIOO KIO3 3+3H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电电 解槽内发生的总化学反应不变解槽内发生的总化学反应不变D*5.（2012年重庆年重庆T29(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图。物中的尿素，原理如下图。电源的负极为电源的负极为 (填填“A”或或“B”)。阳极室中发生

15、的反应依次为阳极室中发生的反应依次为 、。电解结束后，阴极室溶液的电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相与电解前相比将比将 ；若两极共收集到气体；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况标准状况)，则除去的尿素为，则除去的尿素为 g(忽略忽略气体的溶解气体的溶解)。BCO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl6Cl6e=3Cl2不变不变7.2*6.（节选自（节选自2013年重庆年重庆T11(2)）化学在环境保护中起着十分重要的化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降用于治理水中硝酸盐的污染。电

16、化学降解解NO3的原理如图所示。的原理如图所示。电源正极为电源正极为 （填（填A或或B），），阴极反应式为阴极反应式为 。若电解过程中转移了若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左左m右右)为为 g。A2 NO3+10e+6H2O=N2+12OH14.4*（4 4）IVIV中，电解中，电解NONO制备制备 NH NH4 4NONO3 3，其工作原理如上图所示，为使电解，其工作原理如上图所示，为使电解产物全部转化为产物全部转化为NHNH4 4NONO3 3，需补充物质，需补充物质A A，A A是是_，说明理，说明理由：由：_。7（节选自（节

17、选自2014北京理综化学卷，北京理综化学卷，T26）NH3经一系列反应可以得到经一系列反应可以得到 HNO3。NH3 根据电子守恒，阳极得到的根据电子守恒，阳极得到的NONO3 3-的量大于阴极得到的的量大于阴极得到的NHNH4 4+的量，所的量，所以需充入以需充入NH3（或从阴阳极电极反应式说明也可）（或从阴阳极电极反应式说明也可）*8.（节选自（节选自2014江苏单科化学江苏单科化学卷，卷，T20）硫化氢的转化是资硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。多种方法。（1）将烧碱吸收）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图后的溶液加入到如图-1所示的电解池的阳极区进行电解。所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：电解过程中阳极区发生如下反应：S2 2e=S （n1）S+S2 =Sn2 写出电解时阴极的电极反应式：写出电解时阴极的电极反应式：。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成成 。2H2O+2e-=H2+2OH-(或或2H+2e-=H2)Sn2-2-+2H+=(n-1)S+H2S*