2020版高考化学突破二轮复习第1部分 专题04 化学能与热能、电能的相互转化（原卷）.doc

1、 1了解化学反应中能量转化的原因及常见的能量转化形式。 2.了解化学能与热能的相互转化，了解 吸热反应、放热反应、反应热等概念。 3.了解热化学方程式的含义，能正确书写热化学方程式。 4.了解 能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。 5.了解焓变(H)与反应 热的含义。 6.理解盖斯定律，并能运用盖斯定律进行有关反应焓变的计算。 7.理解原电池和电解池的构 成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。 8.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 9. 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 1(1)已知： (g)=(g)H2(

2、g) H1100.3 kJ mol1 H2(g)I2(g)=2HI(g) H211.0 kJ mol 1 对于反应：(g)I2(g)=(g)2HI(g) H3_ kJ mol 1。 (2)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl2(s)=CuCl(s)1 2Cl2(g) H183 kJ mol 1 CuCl(s)1 2O2(g)=CuO(s) 1 2Cl2(g) H220 kJ mol 1 CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g) H3121 kJ mol 1 则 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的 H_kJ mol 1。 (3)我国学者结

3、合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示， 其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。 可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。 该历程中最大能垒(活化能)E正_eV， 写出该步骤的化学方程式_ _。 2(1)已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g) H14.4 kJ mol 1 2NO2(g)=N2O4(g) H255.3 kJ mol 1 则反应 N2O5(g)=2NO2(g)1 2O2(g)的 H_ kJ mol 1。 (2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算，可知系统()和系统(

4、)制氢的热化学方程式分别为_、 _， 制得等量 H2所需能量较少的是_。 (3)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为 CO、CO2和 H2)在催化剂作用下 合成甲醇，发生的主要反应如下： CO(g)2H2(g)CH3OH(g) H1 CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H2 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H3 回答下列问题： 已知反应中相关的化学键键能数据如下： 化学键 HH CO CO HO CH E/(kJ mol 1) 436 343 1 076 465 413 由此计算 H1_kJ mol 1；已知 H 258 kJ mol 1

5、，则 H 3_kJ mol 1。 3为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3D- Zn)可以高效沉积 ZnO 的特 点，设计了采用强碱性电解质的 3D- ZnNiOOH 二次电池，结构如图所示。电池反应为 Zn(s)2NiOOH(s) H2O(l)ZnO(s)2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是( ) A三维多孔海绵状 Zn 具有较高的表面积，所沉积的 ZnO 分散度高 B充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)OH (aq)e=NiOOH(s)H 2O(l) C放电时负极反应为 Zn(s)2OH (aq)2e=ZnO(s)H 2O(l) D放电过程中 OH 通过

6、隔膜从负极区移向正极区 4.我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的 Na- CO2二次电池。 将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液， 钠 和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为 3CO24Na2Na2CO3C。下列说法错误 的是 ( ) A放电时，ClO 4向负极移动 B充电时释放 CO2，放电时吸收 CO2 C放电时，正极反应为 3CO24e =2CO2 3C D充电时，正极反应为 Na e=Na 5支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅 铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是( ) A通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于

7、零 B通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 6(1)环戊二烯可用于制备二茂铁Fe(C5H5)2，结构简式为，后者广泛应用于航天、化工等领域中。 二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的 DMF 溶液(DMF 为惰性有机溶剂)。 该电解池的阳极为_，总反应为_。电解制备需要在无水条件下进行，原因为 _。 (2).在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方 案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示： 负极区发生的反

8、应有_(写反应方程式)。电路中转移 1 mol 电子，需消耗氧 气_L(标准状况)。 7利用“KClO3氧化法”制备 KIO3工艺流程如下图所示： KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 (1)写出电解时阴极的电极反应式_ _。 (2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。 (3)与“电解法”相比， “KClO3氧化法”的主要不足之处有_(写出一点)。 上述真题的题型有选择题和大题中的填空题。命题角度主要涉及： 1化学能与热能：反应热H计算，利用盖斯定律进行计算，如 T1、T2。 (2)原电池：原电池原理：两极判断、离子移动方向，电极反应书写判断，新型二次电池的原理

9、分 析：充、放电时两极反应的书写判断，如 T3、T4。 (3)电解池：电解原理：两极判断，离子移向，电极反应书写判断，电解原理应用：物质制备，如 T6、T7。 (4)电化学、外加电流阴极的保护原理，如 T5。 预测 2020 年高考在盖斯定律的有关应用计算和电化学原理实际应用及间接电化学原理分析等角度加强 命题。特别是电化学原理及应用要注意领悟。 反应热与盖斯定律的有关计算 1理解化学反应热效应的两种角度 (1)从微观的角度说，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，即 ab。 如图所示： a 表示旧化学键断裂吸收的能量； b 表示新化学键形成放出的能量； c 表示反应热

10、。 (2)从宏观的角度说，反应热是生成物的能量与反应物自身能量的差值，即 E2E1。 2盖斯定律中的三种定量关系 转化类型 反应热间的关系 aA H1 B、A H2 1 aB H1aH2 H1H2 HH1H2 3“五步”分析法突破盖斯定律的计算 (1)示例 已知：As(s)3 2H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s) H1 H2(g)1 2O2(g)=H2O(l) H2 2As(s)5 2O2(g)=As2O5(s) H3 则反应 As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)的 H_。 化学反应能量图像分析与 H 的基本计算 1叔丁基氯与碱溶液经两步反应得到叔丁基醇，反应(CH3)

11、3CClOH (CH 3)3COHCl 的能量与 反应过程如图所示： 下列说法正确的是 ( ) A该反应为吸热反应 B(CH3)3C 比(CH 3)3CCl 稳定 C第一步反应一定比第二步反应快 D增大碱的浓度和升高温度均可加快反应速率 2北京时间 2018 年 8 月 18 日晚第十八届亚洲运动会在印度尼西亚正式开幕，本次亚运会火炬的燃料 是丙烷，亚运圣火将体育精神代代相传。已知 25 ，101 kPa 下： 化学键 CH CC O=O C=O HO 键能/ (kJ mol 1) 415 331 498 745 465 (丙烷燃烧过程中不考虑其他能量转化)。下列说法正确的是 ( ) A火炬中

12、丙烷完全燃烧的热化学方程式为 C3H85O2=3CO24H2O H1 718 kJ mol 1 BC3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(g) HH3 BH1H3 6(1)已知：.2NO(g)O2(g)2NO2(g) H1113 kJ mol 1； .NO(g)O3(g)NO2(g)O2(g) H2199 kJ mol 1； .N2O4(g)2NO2(g) H355.3 kJ mol 1； .4NO2(g)O2(g)2N2O5(g) H457 kJ mol 1。 则反应 6NO2(g)O3(g)3N2O5(g) H_ kJ mol 1。 (2)已知：N2(g)O2(g)=2NO(g

13、) H180.5 kJ mol 1 C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJ mol 1 2C(s)O2(g)=2CO(g) H221 kJ mol 1 若 某 反 应 的 平 衡 常 数 表 达 式 为K cN2 c2CO2 c2NO c2CO ， 请 写 出 此 反 应 的 热 化 学 方 程 式 _。 7(1)已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热(H)分别为285.8 kJ mol 1 和726.5 kJ mol 1； CH3OH(l)=CH3OH(g) H35.2 kJ mol 1； H2O(l)=H2O(g) H44 kJ mol 1。 则 CO2(g)3H2(g)

14、CH3OH(g)H2O(g) H_ kJ mol 1。 (2)尿素CO(NH2)2是一种非常重要的高效氮肥，工业上以 NH3、CO2为原料生产尿素，该反应实际为 两步反应： 第一步：2NH3(g)CO2(g)H2NCOONH4(s) H272 kJ mol 1 第二步：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g) H138 kJ mol 1 写出工业上以 NH3、CO2为原料合成尿素的热化学方程式：_ _。 新型电池的工作原理分析 1突破原电池工作原理 2原电池的改进 说明：(1)改进后的优点是电流效率的提高，电流持续稳定。 (2)盐析的三个作用 隔绝正负极反应物，避免直接接触，

15、导致电流不稳定； 通过离子的定向移动，构成闭合回路； 平衡电极区的电荷。 (3)离子交换膜的作用：离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池 中离子迁移方向。 3二次电池充电时连接模型(“正”接“正”，“负”接“负”) 注意：放电时负极反应与充电时的阴极反应相反，同理放电时正极反应与充电时阳极反应相反。如铅 蓄电池： 负极：PbSO2 42e =PbSO 4 阴极：PbSO42e =PbSO2 4 4电极反应式书写的一般方法 (1)示例 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O a放电时：负极反应式为_ b充电时：阳极反应式为_ 2LiCu2OH2O=2Cu2Li

16、 2OH为锂- 铜电池的放电反应，负极反应式为_， 正 极反应式为_。 已知 H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以 HO 2的形式存在。已知：AlH2O2碱性燃料电池的总 反应为 2Al3NaHO2=2NaAlO2NaOHH2O。 该电池的负极反应式为_， 正极反应 式为_。 新型二次电池 1钠电池由于其快速充放电的特性受到科研工作者的重视，某钠离子钛基电池结构如图所示，电解质 为含钠离子的高聚物，已知电池的反应方程式为 2NaxCnxNaTi2(PO4)32nCxNa3Ti2(PO4)3。下列关于 该电池说法正确的是( ) A放电时电池正极为 NaxCn B放电时 Na 向电极移动 C充电

17、时阳极反应：NaxCnxe =nCxNa D充电时电极与外电源正极相连 2水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及黏 结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液。下列叙述错误的是( ) A放电时，Zn2 向 V 2O5电极移动 B充电时，阳极区电解液的浓度变大 C充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应 D放电时，V2O5电极上的电极反应式为 V2O5xZn2 2xe=Zn xV2O5 3石墨烯电池是利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性而研发的新型可充放电 电池，其反应式为 LixC6Li1xCoO2C6

18、LiCoO2，其工作原理如图所示。下列关于该电池的说法正确 的是( ) A充电时，Li 嵌入 LiCoO 2中 B放电时，LiCoO2极发生的电极反应为 LiCoO2e =Li 1xCoO2Li C放电时负极反应为 Lie =Li D充电时，若转移 1 mol e ，石墨烯电极增重 7 g 4浙江大学成功研制出具有较高能量密度的新型铝石墨烯(Cn)电池(如图)。 该电池分别以铝、石墨稀为电极，放电时，电池中导电离子的种类不变。已知能量密度电池容量J 负极质量g。 下列分析正确的是( ) A放电时，Cn(石墨烯)为负极 B放电时，Al2Cl 7在负极转化为 AlCl 4 C充电时，阳极反应为 4

19、Al2Cl 73e =Al7AlCl 4 D以轻金属为负极有利于提高电池的能量密度 新型二次电池常考的几个角度 (1)放电时，正、负极的判断。 (2)充、放电时两极反应式书写判断。 (3)充、放电时，电子、离子的移动方向。 (4)电极附近溶液性质的变化。 (5)充、放电两极反应类型判断。 (6)充电连接判断。 (7)基本电化学计算。 新型燃料电池 5锂- 铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象” 产生电能，其中放电过程为 2LiCu2OH2O=2Cu2Li 2OH，下列说法错误的是 ( ) A放电时，Li 透过固体电解质向 Cu 极移动 B放电时，正

20、极的电极反应式为 O22H2O4e =4OH C通空气时，铜被腐蚀，表面产生 Cu2O D整个反应过程中，氧化剂为 O2 6 微生物燃料电池(MFC)是一种现代化氨氮去除技术。 如图为 MFC 碳氮联合同时去除的转化系统原理 示意图。下列说法正确的是( ) A好氧微生物反应器中反应为 NH 42O2=NO 32H H 2O BB 极电势比 A 极电势低 CA 极的电极反应式：CH3COO 8e2H 2O=2CO27H D当电路中通过 1 mol 电子时，理论上总共生成 2.24 L N2 7微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理 如图所示，下列说

21、法正确的是( ) AHS 在硫氧化菌作用下转化为 SO2 4的反应为 HS 4H 2O8e =SO2 49H B电子从电极 b 流出，经外电路流向电极 a C如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化 D若该电池电路中有 0.4 mol 电子发生转移，则有 0.5 mol H 通过质子交换膜 回归高考，真题验收 8一种可充电锂空气电池如图所示。当电池放电时，O2与 Li 在多孔碳材料电极处生成 Li 2O2x(x 0 或 1)。下列说法正确的是( ) A放电时，多孔碳材料电极为负极 B放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C充电时，电解质溶液中 Li 向多孔碳材料区迁移 D充电时，电池

22、总反应为 Li2O2x=2Li 1x 2 O2 9 全固态锂硫电池能量密度高、 成本低， 其工作原理如图所示， 其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S8材料， 电池反应为 16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是( ) A电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li 2S4 B电池工作时，外电路中流过 0.02 mol 电子，负极材料减重 0.14 g C石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D电池充电时间越长，电池中 Li2S2的量越多 10利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 MV2 /MV在电极与酶之间传递电子， 示意图如下所示。下列说法错误

23、的是( ) A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B阴极区，在氢化酶作用下发生反应 H22MV2 =2H2MV C正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成 NH3 D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 间接电化学反应原理简介 (1)定义：间接电化学反应是以具有“电子传递”功能的物质为媒质(催化剂)，对反应基质进行间接氧化或 还原，从而得到目的产物。 (2)原理：媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在 电解溶液中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。 其原理如下图所示： 电解原理的应用 金属腐蚀与防护

24、1电解池工作原理模型图 注 阳离子在阴极上的放电顺序：Ag Fe3Cu2H 阴离子在阳极上的放电顺序：S2 IBrClOH含氧酸根离子 当阳极是金属(Au、Pt 除外)电极时，溶液中的离子不再放电而是金属失电子生成金属阳离子。 微粒的放电顺序受温度、浓度、电压、电极材料等因素的影响。 2电化学计算的两种常用方法 (1)根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电 子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (2)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e 为桥

25、梁可构建如下关系式： (式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值) 3金属电化学腐蚀与防护思维模型 电解原理的应用 1纳米级 Cu2O 由于具有优良的催化性能而受到关注。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 2CuH2O= 电解 Cu2OH2。下列说法正确的是( ) A钛电极发生氧化反应 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 2Cu2OH 2e=Cu 2OH2O 2煤的电化学脱硫是借助煤在电解槽阳极发生的电化学氧化反应，将煤中黄铁矿(FeS2)或有机硫化物 氧化成可溶于水的含硫化合物而达到净煤

26、目的，如图是一种脱硫机理，则下列说法正确的是( ) 电极 a 黄铁矿 MnSO4、H2SO4混合溶液 未反应黄铁矿 电解产品 AMn3 充当了电解脱硫过程的催化剂 B电极 a 应与电源负极相连 C脱硫过程中存在的离子反应为 8H2OFeS215Mn3 =Fe316H2SO2 415Mn 2 D阴极发生的反应：2H2O2e =4HO 2 3(1)电解法也可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如图 a 所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液， 随后生成无色气体。当 Fe 电极消耗 11.2 g 时。 请回答： 图 a 阳极反应式为_。 阳极附近溶液中反应的离子方程式为_。 理论上可处理 NaNO2含量

27、为 4.6%的污水_ g。 (2)利用电解原理也可以处理工厂烟气。如图 b 为工业生产模拟装置。其中 A、B 为多孔电极(外接电源 未画出)，则 A 为_极(填“正”“负”“阴”或“阳”)，电极反应式为_。X 溶液中溶 质的成分为_(填化学式)。 图 b 图 c (3)过二硫酸钾(K2S2O8)可通过“电解转化提纯”方法制得，电解装置示意图如图 c 所示。 电解时，铁电极连接电源的_极。 常温下，电解液中含硫微粒的主要存在形式与 pH 的关系如图 d 所示。 图 d 在阳极放电的离子主要是 HSO 4，阳极区电解质溶液的 pH 范围为_，阳极的电极反应式为 _。 电解原理的应用类型 (1)氯碱

28、工业。 (2)电镀与电解精炼。 (3)冶金。 (4)制备特定物质。 (5)废气、废液的处理。 两池连接的综合试题分析 4电解絮凝净水可用如图装置模拟探究，下列叙述正确的是( ) A电子从 X 极经电解液流入 Y 极 B铝电极表面的反应有：Al3e =Al3，4OH4e=O 22H2O CY 的电极反应：Pb2e SO2 4=PbSO4 D电路每通过 2 mol 电子，理论上电解池阴极上有 22.4 L H2生成 5用石墨烯锂硫电池电解制备 Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为 16Li xS8=8Li2Sx(2x8)，电解池两极材料分别为 Fe 和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中

29、产生大量的白色 沉淀。下列说法不正确的是( ) AX 是铁电极，发生氧化反应 B电子流动的方向：BY，XA C正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li 2S4 D锂电极减重 0.14 g 时，电解池中溶液减重 0.18 g 6一种将燃料电池与电解池组合制备 KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该 装置工作时，下列说法不正确的是( ) A甲为正极，丙为阴极 B丁极的电极反应式为 MnO2 4e =MnO 4 CKOH 溶液的质量分数：c%a%b% D标准状况下，甲电极上每消耗 22.4 L 气体时，理论上有 4 mol K 移入阴极区 析装置定原电池的正、负极析连

30、接定电解池的阴、阳极析选项定答案。 金属腐蚀与防护 7铜板上的铁铆钉长期暴露在潮湿的空气中，形成一层弱酸性水膜后铁铆钉 会被腐蚀，示意图如图。下列说法错误的是( ) A若水膜中溶解了 SO2，则铁铆钉腐蚀的速率将加快 B铁、铜与弱酸性水膜形成了原电池，铁铆钉发生还原反应 C铜极上的反应有：2H 2e=H 2，O24e 4H=2H 2O D若在金属表面涂一层油漆，可有效阻止铁铆钉被腐蚀 8某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护条件。下列说法不合理的是( ) A区 Cu 电极上产生气泡，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6后出现蓝色，Fe 被腐蚀 B区 Cu 电极附近滴加酚酞后变成红色，Fe

31、 电极附近滴加 K3Fe(CN)6出现蓝色，Fe 被腐蚀 C区 Zn 电极反应式为 Zn2e =Zn2，Fe 电极附近滴加 K 3Fe(CN)6未出现蓝色，Fe 被保护 D区 Zn 电极反应式为 2H 2e=H 2，Fe 电极附近滴加 K3Fe(CN)6出现蓝色，Fe 被腐蚀 9我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象，在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀， 防护原理如图所示。下列说法错误的是 ( ) A通电时，锌环是阳极，发生氧化反应 B通电时，阴极上的电极反应为 2H2O2e =H 22OH C断电时，锌环上的电极反应为 Zn2 2e=Zn D断电时，仍能防止铁帽被腐蚀 (1)金属腐

32、蚀快慢的三个规律 金属腐蚀类型的差异 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护腐蚀措施的腐蚀。 电解质溶液的影响 a对同一金属来说，腐蚀的快慢(浓度相同)：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。 b对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，腐蚀越快。 活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 (2)两种腐蚀与三种保护 两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀(关键在于电解液的 pH)。 三种保护：电镀保护、牺牲阳极的阴极保护法、外加电流的阴极保护法。 离子交换膜在电化学中的综合应用 1离子交换膜的作用 (1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水

33、中，利 用阳离子交换膜，防止阳极产生的 Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的 H2混合发生爆炸)。 (2)用于物质的分离、提纯等。 (3)用于物质的制备。 2离子交换膜的类型 根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜 和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离 子通过，质子交换膜只允许质子(H )通过。 3离子交换膜类型的判断 根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型： (1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。 (2)根据溶液

34、呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型。 4定量关系 外电路电子转移数通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。 5示例 制备 Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有 NaHSO3和 Na2SO3。 阳极的电极反应式为_ _。电解后，_室的 NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行 结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 1最近我国科学家设计了一种 CO2H2S 协同转化装置，实现对天然气中 CO2和 H2S 的高效去除。示 意图如图所示，其中电极分别为 ZnO石墨烯(石墨烯包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为： EDTA- Fe2 e

35、=EDTA- Fe3 2EDTA- Fe3 H 2S=2H S2EDTA- Fe2 该装置工作时，下列叙述错误的是( ) A阴极的电极反应：CO22H 2e=COH 2O B协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低 D若采用 Fe3 /Fe2取代 EDTA- Fe3/EDTA- Fe2，溶液需为酸性 2三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在 直流电场的作用下，两膜中间的 Na 和 SO2 4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔 室。 下列叙述正确的是( ) A通电后中间隔室的

36、 SO2 4向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品 C负极反应为 2H2O4e =O 24H ，负极区溶液 pH 降低 D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成 3学习小组设计如图所示装置，进行 NO 和 NO2(假设二者物质的量之比为 11)的处理并制取硝酸。 下列说法正确的是( ) Aab 适宜选用阴离子交换膜 B该电池工作时，正极区溶液的 pH 减小 C导线中流过 2 mol 电子的电量时，有 2 mol 离子通过交换膜 D负极的电极反应式为 NOH2O2e =NO 22H 4 在乏

37、燃料后处理流程中， 四价铀作为铀钚分离的还原剂已广泛使用。 在 UO2(NO3)2- HNO3- N2H4 HNO3 体系下采用电解法制备四价铀，电解总反应为 2UO2 2N2H 53H = 电解 2U4 N 24H2O，电解装置如图 所示。下列说法正确的是( ) A若转移 4 mol e ，将有 4 mol H透过质子交换膜 Bb 极的电极反应式为 UO2 22H2O2e =U44OH C电解液中 NO 3的移动方向：a质子交换膜b D当产生 11.2 mL N2时，同时生成 U4 的质量为 0.238 g 5如图是用一种新型锂电池电解处理含 NH 4的工业废水的装置图，处理过程中 NH 4

38、转化为可参与大 气循环的气体。下列说法正确的是( ) AY 电极上发生氧化反应 B当电路中转移 3 mol 电子时，有 3 mol Li 透过阳离子交换膜 C废水处理过程中，X 电极附近溶液酸性减弱 DW 电极的电极反应式为 O24e 4H=2H 2O 6双极膜电渗析一步法盐制酸碱的技术进入到了工业化阶段，某科研小组研究采用 BMED 膜(如图所 示)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。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。下列说法正确的是 ( ) A电极 Y 连接电源的正极，发生还原

39、反应 B口排出的是混合碱，口排出的是淡水 C电解质溶液采用 Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 Da 左侧膜为阳离子交换膜，c 为阴离子交换膜 7(1)可由“水相”制备高纯度单质锰，装置如图所示： 装 置 中 采 用 _( 填 “ 阴 离 子 ” 或 “ 阳 离 子 ”) 交 换 膜 ， 阴 极 反 应 式 为 _。 写出该电解反应的化学方程式：_ _。 (2)现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解 NaB(OH)4溶液可制备 H3BO3，其工作原理如图。 b 膜是_交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)。 产品室发生的离子方程式为_。 a%_b%(填“”“”)。 阴极反应式为_。 8次磷酸(H3PO2)可用电渗析法制备。 “四室电渗析法”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)： (1)左电极为_极，电极反应式为_ _。 (2)阳极室中的_通过阳膜进入产品室；原料室中_通过阳膜进入阴极室；原料室中 _通过阴膜进入产品室。 (3)产品室中发生的离子反应方程式为_。 (4)早期采用“三室电渗析法”制备 H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 H3PO2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。其缺点是产品中混有_杂质。该 杂质产生的原因是_ _。