电解池中离子交换膜的三种类型与高考真题等典例详析.doc

1、 1 电解池中离子交换膜的三种类型和作用 1离子交换膜的类型和作用离子交换膜的类型和作用 2. “隔膜隔膜”电解池的解题步骤电解池的解题步骤 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，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应第三步

2、：分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避，或避 免产物因发生反应而造成危险。免产物因发生反应而造成危险。 3多室电解池中膜的应用（本文中重点介绍电解池膜的应用，原电池请类比练习）多室电解池中膜的应用（本文中重点介绍电解池膜的应用，原电池请类比练习） 多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过， 将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩

3、、净化、提纯及电化学合成的目的。 （1）两室电解池）两室电解池 制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱 阳极室中电极反应：阳极室中电极反应：2Cl 2e =Cl 2 ，阴极室中的电极反应：，阴极室中的电极反应：2H2O2e =H 2 2OH ，阴极区 ，阴极区 H 放电，破坏了水的电离平衡，使放电，破坏了水的电离平衡，使 OH 浓度增大，阳极区 浓度增大，阳极区 Cl 放电，使溶液中的 放电，使溶液中的 c(Cl )减小，为保持电荷守恒， 减小，为保持电荷守恒， 阳极室中的阳极室中的 Na 通过阳离子交换膜与阴极室中生成的 通过阳离子交换膜与阴

4、极室中生成的 OH 结合 结合， 得到浓的， 得到浓的 NaOH 溶液。 利用这种方法制备物质，溶液。 利用这种方法制备物质， 纯度较高，基本没有杂质。纯度较高，基本没有杂质。 阳离子交换膜的作用阳离子交换膜的作用 防止了两极产生的防止了两极产生的 H2和和 Cl2混合爆炸。 避免了混合爆炸。 避免了 Cl2和阴极产生的和阴极产生的 NaOH反应生成反应生成 NaClO而影响烧碱的质量。而影响烧碱的质量。 （2）三室电解池）三室电解池 利用三室电解装置制备利用三室电解装置制备 NH4NO3，其工作，其工作原理如图所示。原理如图所示。 2 阴极的阴极的 NO 被还原为被还原为 NH 4： ：NO

5、5e 6H =NH 4 H2O，NH 4通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的 通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的 NO 被氧化为被氧化为 NO 3： ：NO3e 2H2O=NO 3 4H ， ，NO 3通过阴离子交换膜进 通过阴离子交换膜进入中间室。根据电路中转移电子入中间室。根据电路中转移电子 数相等可得电解总反应：数相等可得电解总反应：8NO7H2O= 电解电解 3NH4NO32HNO3，为使电解产物全部转化为，为使电解产物全部转化为 NH4NO3，补充适量，补充适量 NH3可以使电解产生的可以使电解产生的 HNO3转化为转化为 NH4NO3。 （3）多室电解池）多室电解池 利用“四室电渗析

6、法”制备利用“四室电渗析法”制备 H3PO2(次磷酸次磷酸)，其工作原理如图所示。，其工作原理如图所示。 电解稀硫酸的阳极反应：电解稀硫酸的阳极反应：2H2O4e =O 2 4H ，产生的 ，产生的 H 通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的 通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的 H2PO 2穿过阴离子交换膜进入产品室，与 穿过阴离子交换膜进入产品室，与 H 结合生成弱电解质 结合生成弱电解质 H3PO2；电解；电解 NaOH 稀溶液的阴极反应：稀溶液的阴极反应：4H2O 4e =2H 2 4OH ，原料室中的 ，原料室中的 Na 通过阳离子交换膜进入阴极室。 通过阳离子交换膜进入阴极室。

7、【典例分析】【典例分析】 应用一应用一 用于物质的分离和提纯用于物质的分离和提纯 例例 1：一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物：一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物 可用可用 C6H10O5表示。下列有关说法不正确的是表示。下列有关说法不正确的是( ) ACl 由中间室移向左室 由中间室移向左室 BX 气体为气体为 CO2 C处理后的含处理后的含 NO 3废水的 废水的 pH 降低降低 D电路中每通过电路中每通过 4 mol 电子，产生标准状况下电子，产生标准状况下 X 气体的体积为气体的

8、体积为 22.4 L 应用二应用二 用于物质的制备用于物质的制备 类型类型(一一) 判断离子的迁移方向判断离子的迁移方向 3 例例 2：(1)(2018全国卷节选全国卷节选)KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。可采用“电解法”制备，装置如图所示。 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_。 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为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，其迁移方向是_。 (2)(2018全国卷节选全国卷节选)制备制备 Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有碱吸收液中

9、含有 NaHSO3和和 Na2SO3。阳极的电极反应式为。阳极的电极反应式为_。电解后，。电解后，_室的室的 NaHSO3浓度增加。将该室溶浓度增加。将该室溶 液进行结晶脱水，可得到液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 类型类型(二二) 判断离子交换膜的类型判断离子交换膜的类型 典例典例 3 四室式电渗析法制备盐酸和四室式电渗析法制备盐酸和 NaOH 的装置如图所示。的装置如图所示。a、b、c 为阴、阳离子交换膜。已知：阴离为阴、阳离子交换膜。已知：阴离 子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述

10、正确的是( ) Ab、c 分别依次为阳离子交换膜、阴离子分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜交换膜 B通电后室中的通电后室中的 Cl 透过 透过 c 迁移至阳极区迁移至阳极区 C、四室中的溶液的、四室中的溶液的 pH 均升高均升高 D电池总反应为电池总反应为 4NaCl6H2O= 电解电解 4NaOH4HCl2H2O2 【课堂练习】【课堂练习】 1用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的 NH 4，模拟装置如图所示。下列说法正确的是 ，模拟装置如图所示。下列说法正确的是( ) A阳极室溶液阳极室溶液由无色变成棕黄色由无色变成棕黄色 B阴极的电极反

11、应式为阴极的电极反应式为 4OH 4e =2H 2O O2 C电解一段时间后，阴极室溶液的电解一段时间后，阴极室溶液的 pH 升高升高 4 D电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4 2.高铁酸盐高铁酸盐(如如 Na2FeO4)已经被广泛应用在水处理方面，以铁质材料为阳极，在高浓度强碱溶液中利用电解已经被广泛应用在水处理方面，以铁质材料为阳极，在高浓度强碱溶液中利用电解 的方式可以制备高铁酸盐，装置如图。下列说法不正确的是的方式可以制备高铁酸盐，装置如图。下列说法不正确的是( ) Aa 为阳极，电极反应式为为阳极，电极反应式为 Fe6e

12、 8OH =FeO2 4 4H2O B为防止高铁酸根扩散被还原，则离子交换膜为阳离子交为防止高铁酸根扩散被还原，则离子交换膜为阳离子交换膜换膜 C在电解过程中溶液中的阳离子向在电解过程中溶液中的阳离子向 a 极移动极移动 D铁电极上有少量气体产生原因可能是铁电极上有少量气体产生原因可能是 4OH 4e =O 2 2H2O 【课后作业】【课后作业】 1.海水中含有大量海水中含有大量 Na 、 、Cl 及少量 及少量 Ca2 、 、Mg2 、 、SO2 4，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所 ，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所 示。下列说法正确的是示。下列说法正确的是( ) Ab

13、 膜是阳离子交换膜膜是阳离子交换膜 BA 极室产生气泡并伴有少量沉淀生成极室产生气泡并伴有少量沉淀生成 C淡化工作完成后淡化工作完成后 A、B、C 三室中三室中 pH 大小为大小为 pHApHBpHC DB 极室产生的气体可使湿润的极室产生的气体可使湿润的 KI淀粉试纸变蓝淀粉试纸变蓝 2.用电解法可提纯含用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质有某种钾的含氧酸盐杂质(如硫酸钾、碳酸钾等如硫酸钾、碳酸钾等)的粗的粗 KOH 溶液，其工作原理如图所示。溶液，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A电极电极 N 为阳极，电极为阳极，电极 M 上上 H 发生还原反应 发生还原反

14、应 B电极电极 M 的电极反应式为的电极反应式为 4OH 4e =2H 2O O2 Cd 处流进粗处流进粗 KOH 溶液，溶液，e 处流出纯处流出纯 KOH 溶液溶液 Db 处每产生处每产生 11.2 L 气体，必有气体，必有 1 mol K 穿过阳离子交换膜 穿过阳离子交换膜 3如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为 Na2S2和和 NaBr3，放电后分别变，放电后分别变 为为 Na2S4和和 NaBr。下列叙述正确的是。下列叙述正确的是( ) A放电时，负极反应为放电时，负极反应为 3NaBr2e =Na

15、Br 3 2Na B充电时，阳极反应为充电时，阳极反应为 2Na2S22e =Na 2S4 2Na C放电时，放电时，Na 经过离子交换膜由 经过离子交换膜由 b 池移向池移向 a 池池 D用该电池电解饱和食盐水，产生用该电池电解饱和食盐水，产生 2.24 L H2时，时，b 池生成池生成 17.40 g Na2S4 4电解电解 Na2CO3溶液制取溶液制取 NaHCO3溶液和溶液和 NaOH 溶液的装置如图所示。下列说法中不正确的是溶液的装置如图所示。下列说法中不正确的是( ) 5 A阴极产生的物质阴极产生的物质 A 是是 H2 B溶液中溶液中 Na 由阳极室向阴极室迁移 由阳极室向阴极室迁

16、移 C阳极阳极 OH 放电， 放电，H 浓度增大， 浓度增大，CO2 3转化为 转化为 HCO 3 D物质物质 B 是是 NaCl，其作用是增强溶液导电性，其作用是增强溶液导电性 5(2018全国卷全国卷)最近我国科学家设计了一种最近我国科学家设计了一种 CO2H2S 协同转化装置，实现对天然气中协同转化装置，实现对天然气中 CO2和和 H2S 的的 高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为 ZnO石墨烯石墨烯(石墨烯包裹的石墨烯包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生和石墨烯，石墨烯电极区发生 反应为反应为 EDTA Fe2 e =EDTA Fe3

17、2EDTA Fe3 H2S=2H S2EDTA Fe2 该装置工作时，下列叙述错误的是该装置工作时，下列叙述错误的是( ) A阴极的电极反应：阴极的电极反应：CO22H 2e =CO H2O B协同转化总反应：协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C石墨烯上的电势比石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低石墨烯上的低 D若采用若采用 Fe3 /Fe2取代 取代 EDTA Fe3 /EDTA Fe2，溶液需为酸性 ，溶液需为酸性 6(2019防城港一模防城港一模)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确

18、的是( ) A气体气体 X 是氢气，电极是氢气，电极 E 是阴极是阴极 BH 由左室进入右室，发生还原反应 由左室进入右室，发生还原反应 C该储氢过程就是该储氢过程就是 C6H6与氢气反应的过程与氢气反应的过程 D电极电极 D 的电极反应式为的电极反应式为 C6H66H 6e =C 6H12 6 7.在微生物作用下电在微生物作用下电解有机废水解有机废水(含含 CH3COOH)，可获得清洁能源，可获得清洁能源 H2。其原理如图所示。下列有关说法不正。其原理如图所示。下列有关说法不正 确的是确的是( ) A电源电源 B 极为负极极为负极 B通电后，若有通电后，若有 0.1 mol H2生成，则转移

19、生成，则转移 0.2 mol 电子电子 C通电后，通电后，H 通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液 通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液 pH 减小减小 D与电源与电源 A 极相连的惰性电极上发生的反应为极相连的惰性电极上发生的反应为 CH3COOH8e 2H2O=2CO28H 8氢碘酸氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通 过过)。下列叙述错误的是。下列叙述错误的是( ) A通电后，阴极室溶液的通电后，阴极室溶液的 pH 增大增大 B阳极电极反应式是阳极电

20、极反应式是 2H2O4e =4H O2 C得到得到 1 mol 产品产品 HI，阳极室溶液质量减少，阳极室溶液质量减少 8 g D通电过程中，通电过程中，NaI 的浓度逐渐减小的浓度逐渐减小 9一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性透过 Cl-和和 Na+，在两电极板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是（，在两电极板形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是（ ） Aa 电极为电池的正极，电极反电极为电池的正极，电极反应

21、为应为 2 2H2eH BA 为阴离子交换膜，为阴离子交换膜，C为阳离子交换膜为阳离子交换膜 C阳极（负极）隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持阳极（负极）隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持 D该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，电极产物也没有经济价值该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，电极产物也没有经济价值 10利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时 MV 2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意 在电极与酶之间传递电子，示意 图如下所示。下列说法错误的是图如下所示。下列说法错误的是 A相比现有工业合成氨，该方法条件温和

22、，同时还可提供电能相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 7 B阴极区，在氢化酶作用下发生反应阴极区，在氢化酶作用下发生反应 H2+2MV 2+ 2H+2MV+ C正极区，固氮酶为催化剂，正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成发生还原反应生成 NH3 D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 11甲醇燃料电池能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示甲醇燃料电池能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示 意图如图，其总反应为：意图如图，其总反应为：2CH3O

23、H3O22CO24H2O。下列说法。下列说法不正确不正确 的是的是 A电极电极 A 是负极，发生氧化反应是负极，发生氧化反应 B电池工作时，电解液中的电池工作时，电解液中的 H 通过质子交换膜向 通过质子交换膜向 B 电极迁移电极迁移 C放电前后电解质溶液的放电前后电解质溶液的 pH不变不变 Db 物质在电极上发生的电极反应式为：物质在电极上发生的电极反应式为：O2 4e 4H 2H2O 12钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒（钛被誉为第三金属，广泛用于航天航空等领域。硼化钒（VB2） ）-空气电池的放电反应为空气电池的放电反应为 4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5，以该

24、电池为电源制备钛的装置如图所示。，以该电池为电源制备钛的装置如图所示。 下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A电解过程中，电解过程中，OH-由阴离子交换膜右侧向左侧迁移由阴离子交换膜右侧向左侧迁移 BPt 极反应式为极反应式为 2VB2+22OH-22e -=V 2O5+2B2O3+11H2O C电解过程中，铜极附近电解质溶液的电解过程中，铜极附近电解质溶液的 pH减小 减小 D若石墨极只收集到若石墨极只收集到 4.48LCl2气体，则理论上制备气体，则理论上制备 4.8gTi 13磷酸亚铁锂磷酸亚铁锂(LiIFePO4)电池电池(如图所示如图所示)是新能源汽车的动力电池之一。是新能源汽

25、车的动力电池之一。M 电极是金属锂和碳的复合材料 电极是金属锂和碳的复合材料 (碳作为金属锂的载体碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导，电解质为一种能传导 Li 的高分子材料，隔膜只允许 的高分子材料，隔膜只允许 Li 通过，电池的总反应为 通过，电池的总反应为 LixC C6 6 Li1xFePO4LiFePO4+6C+6C。下列说法正确的是。下列说法正确的是 8 A放电时，放电时，Li 向 向 M 电极移动电极移动 B充电时电路中每通过充电时电路中每通过 0.5mol 电子，就有电子，就有 36g 碳和金属锂复合在一起 碳和金属锂复合在一起 C放电时，放电时，M 电极的电极反应为电极的

26、电极反应为 x- 6 C -xe =6C D充电时，充电时，N 电极的电极反应为电极的电极反应为 LiFePO4 xe xLi Li1xFePO4 14 现在污水治理越来越引起人们重视， 可以通过膜电池除去废水中的现在污水治理越来越引起人们重视， 可以通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚 （ 乙酸钠和对氯苯酚 （） ，） ， 其原理如下图所示，下列说法正确的是其原理如下图所示，下列说法正确的是 A.该装置为电解装置，该装置为电解装置，B为阳极为阳极 B.A 极的电极反应式为极的电极反应式为 + e- = Cl + C.当外电路中有当外电路中有 0.1 mol e-转移时，转移时，A 极区增加

27、的极区增加的 H+的个数为的个数为 0.1 NA D.电子从电子从 B 极沿导线经小灯泡流向极沿导线经小灯泡流向 A 极极 15如图所示装置为新型电池，放电时电池的总反应式为如图所示装置为新型电池，放电时电池的总反应式为 NaBr3+2Na2S2 3NaBr+Na2S4，下列说法正确的是，下列说法正确的是 （ ） A.放电时放电时 A 电极的反应式为电极的反应式为 2Na2S2+2e Na2S4+2Na+ B.放电时放电时 Na+从左向右通过阳从左向右通过阳离子交换膜离子交换膜 C.外电路中的电流方向为外电路中的电流方向为 A灯泡灯泡B D.放电时放电时 B 电极发生氧化反应电极发生氧化反应

28、9 答案与分析 【典例分析】【典例分析】 例一例一解析解析 该电池中，该电池中，NO 3得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为 得电子发生还原反应，则装置中右边电极是正极，电极反应为 2NO 3 10e 12H =N 2 6H2O，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成，装置左边电极是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应生成 X，电极反应，电极反应 C6H10O5 24e 7H2O=6CO224H 。 放电时， 电解质溶液中阴离子 。 放电时， 电解质溶液中阴离子 Cl 移向负极室 移向负极室(左室左室)， A 项正确；项正确； X 气体为气体为 CO2， B

29、项正项正确；正极反应为确；正极反应为 2NO 3 10e 12H =N 2 6H2O，H 参加反应导致溶液酸性减弱，溶液的 参加反应导致溶液酸性减弱，溶液的 pH 增大，增大， C 项错误；根据负极电极反应项错误；根据负极电极反应 C6H10O524e 7H2O=6CO224H 知，电路中每通过 知，电路中每通过 4 mol 电子，产生标电子，产生标 准状况下准状况下 CO2气体的体积为气体的体积为4 mol 24 622.4 Lmol 1 22.4 L，D 项正确。项正确。答案答案 C 例二例二解析解析 (1)该装置为电解池，电解时阴极电解质为该装置为电解池，电解时阴极电解质为 KOH，水中

30、氢离子放电，故电极反应式为，水中氢离子放电，故电极反应式为 2H2O 2e =2OH H2；电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为；电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 K ，在电解池中离子移动方向为阳离子 ，在电解池中离子移动方向为阳离子 移向阴极，故移向阴极，故 K 由 由 a 到到 b。(2)根据题中的图示，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴极，离子交换膜均为根据题中的图示，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴极，离子交换膜均为 阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极的电解质溶液为硫酸，所以阳极的电极反应式为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极的电解质溶液为硫酸，所以阳极的电极反应式为

31、 2H2O4e =4H O2，则阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入，则阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入 a 室，与室，与 a 室中的室中的 SO2碱吸收液中含有的碱吸收液中含有的 Na2SO3发生反应生成发生反应生成 NaHSO3，所以，所以 a 室中的室中的 NaHSO3浓度增加。浓度增加。 答案答案 (1)2H2O2e =2OH H2 K a 到 到 b (2)2H2O4e =4H O2 a 例三例三解析解析 由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定 向移动，阳离子

32、向左定向移动，阳极上向移动，阳离子向左定向移动，阳极上 H2O 放电生成放电生成 O2和和 H ，阴极上 ，阴极上 H2O 放电生成放电生成 H2和和 OH ； ；H 透过 透过 c， Cl 透过 透过 b，二者在，二者在 b、c 之间的室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以之间的室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以 b、c 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜； Na 透过 透过 a，NaOH 的浓度变大，所以的浓度变大，所以 a 也是阳离子交换膜，故也是阳离子交换膜，故 A、B 两项均错误；电解一段时间后，中的溶两项均错误；电解一段时间后，中的溶 液的液的 c(OH )升高

33、， 升高，pH 升高，中升高，中为为 NaCl 溶液，溶液，pH 不变，中有不变，中有 HCl 生成，故生成，故 c(H )增大， 增大，pH 减小，中减小，中 H 移向， 移向，H2O 放电生成放电生成 O2，使水的量减小，使水的量减小，c(H )增大， 增大，pH 减小，减小，C 不正确。不正确。 答案答案 D 【课堂练习】【课堂练习】 1 解析：选解析：选 C Fe 电极与电源正极相连，则电极与电源正极相连，则 Fe 作阳极，电极反应式为作阳极，电极反应式为 Fe2e =Fe2，反应中生成 ，反应中生成 Fe2 ， ， 溶液由无色变为浅绿色，溶液由无色变为浅绿色，A 错误；阴极上错误；阴

34、极上 H 得电子发生还原反应，电极反应式为 得电子发生还原反应，电极反应式为 2H 2e =H 2， ，B 错误；错误； 电解过程中阴极上消耗电解过程中阴极上消耗 H ，则阴极室溶液的 ，则阴极室溶液的 pH 升高，升高，C 正确；电解时，正确；电解时，(NH4)2SO4溶液中溶液中 NH 4向阴极室迁移， 向阴极室迁移， 故阴极室溶液中的溶质可能为故阴极室溶液中的溶质可能为(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，等，D 错误。错误。 2 解析： 选解析： 选 C 铁电极材料为阳极， 在高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐， 所以铁是阳极，铁电极材料为阳极， 在

35、高浓度强碱溶液中利用电解的方式可以制备高铁酸盐， 所以铁是阳极， 电极反应式为电极反应式为 Fe6e 8OH =FeO2 4 4H2O， 故， 故 A 正确； 阳离子交换膜可以阻止正确； 阳离子交换膜可以阻止 FeO2 4进入阴极区域， 故 进入阴极区域， 故 B 正确；在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动，所以阳离子向正确；在电解过程中溶液中的阳离子向阴极移动，所以阳离子向 b 极移动，故极移动，故 C 错误；铁电极上发生氧化反应，错误；铁电极上发生氧化反应， 所以生成的所以生成的气体可能是氧气，电极反应式是气体可能是氧气，电极反应式是 4OH 4e =O 2 2H2O，故，故 D 正确。正

36、确。 3 解析：选解析：选 C 放电时，负极上放电时，负极上 Na2S2被氧化生成被氧化生成 Na2S4，电极反应式为，电极反应式为 2Na2S22e =Na 2S4 2Na ， ，A 错误；充电时，阳极上错误；充电时，阳极上 NaBr 失电子被氧化生成失电子被氧化生成 NaBr3，电极反应式为，电极反应式为 3NaBr2e =NaBr 3 2Na ， ，B 错误；错误； 10 放电时，阳离子向正极移动，故放电时，阳离子向正极移动，故 Na 经过离子交换膜，由 经过离子交换膜，由 b 池移向池移向 a 池，池，C 正确；题目未指明正确；题目未指明 2.24 L H2是否处是否处 于标准状况下，

37、无法计算于标准状况下，无法计算 b 池中生成池中生成 Na2S4的质量，的质量，D 错误。错误。 【课后作业】【课后作业】 1 解解析：选析：选 A 因为阴极是阳离子反应，所以因为阴极是阳离子反应，所以 b 膜为阳离子交换膜，选项膜为阳离子交换膜，选项 A 正确；正确；A 极室极室 Cl 在阳极失电子 在阳极失电子 产生氯气，但不产生沉淀，选项产生氯气，但不产生沉淀，选项 B 错误；淡化工作完成后，错误；淡化工作完成后，A 室室 Cl 失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性， 失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性， B 室室 H 得电子产生氢气， 得电子产生氢气，OH 浓度增大，溶液呈碱性， 浓

38、度增大，溶液呈碱性，C 室溶液呈中性，室溶液呈中性，pH 大小为大小为 pHApHCpHB，选项，选项 C 错误；错误；B 极室极室 H 得电子产生氢气，不能使湿润的 得电子产生氢气，不能使湿润的 KI淀粉试纸变蓝，选项淀粉试纸变蓝，选项 D 错误。错误。 2 解析：选解析：选 B 根据图示，根据图示，K 移向电极 移向电极 N，所以，所以 N 是阴极，是阴极，M 极是阳极，极是阳极，OH 发生氧化反应生成氧气，电 发生氧化反应生成氧气，电 极反应式为极反应式为 4OH 4e =2H 2O O2，故，故 A 错误、错误、B 正确；正确；c 处流进粗处流进粗 KOH 溶液，溶液，f 处流出纯处流

39、出纯 KOH 溶液，溶液， 故故 C 错误；错误；N 极是阴极，极是阴极，H 发生还原反应生成氢气，非标准状况下 发生还原反应生成氢气，非标准状况下 11.2 L 氢气的物质的量不一定是氢气的物质的量不一定是 0.5 mol， 故故 D 错误。错误。 4 解析：选解析：选 D 阴极上发生还原反应，电极反应式为阴极上发生还原反应，电极反应式为 2H2O2e =2OH H2，则阴极上产生的物质，则阴极上产生的物质 A 是是 H2，A 正确；电解池中阳离子向阴极移动，则正确；电解池中阳离子向阴极移动，则 Na 由阳极室向阴极室迁移， 由阳极室向阴极室迁移，B 正确；由图可知，阳极上产生正确；由图可知

40、，阳极上产生 O2，则阳极反应式为，则阳极反应式为 2H2O4e =4H O2，溶液中，溶液中 c(H )增大， 增大，CO2 3转化为 转化为 HCO 3， ，C 正确；由图可知，正确；由图可知， 阴极区得到阴极区得到 NaOH 溶液，为不引入杂质，物质溶液，为不引入杂质，物质 B 应为应为 NaOH，其作用是增强溶液的导电性，其作用是增强溶液的导电性，D 错误。错误。 5 解析： 选解析： 选 C 由题中信息可知， 石墨烯电极发生氧化反应， 为电解池的阳极， 则由题中信息可知， 石墨烯电极发生氧化反应， 为电解池的阳极， 则 ZnO石墨烯电极为阴极。石墨烯电极为阴极。 由题图可知，电解时阴

41、极反应式为由题图可知，电解时阴极反应式为 CO22H 2e =CO H2O，A 项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总 反应式为反应式为 CO2H2S=COH2OS，B 项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石 墨烯上的电势比墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的高石墨烯上的高，C 项错误；项错误；Fe3 、 、Fe2 只能存在于酸性溶液中， 只能存在于酸性溶液中，D 项正确。项正确。 6 解析：选解析：选 D 由图可知，苯由图可知，苯(C6H6)在在 D 电极加氢还原生成环己烷电极加氢

42、还原生成环己烷(C6H12)，则电极，则电极 D 是阴极，电极是阴极，电极 E 是阳是阳 极，阳极反应式为极，阳极反应式为 2H2O4e =4H O2，故气体，故气体 X 是氧气，是氧气，A 错误；电解池中阳离子向阴极移动，则错误；电解池中阳离子向阴极移动，则 H 由右室进入左室，发生还原反应，由右室进入左室，发生还原反应，B 错误；阴极上苯错误；阴极上苯(C6H6)被还原生成环己烷被还原生成环己烷(C6H12)，电极反应式为，电极反应式为 C6H66H 6e =C 6H12， 根据阴、 阳极上发生的反应及得失电子守恒推知电池总反应式为 ， 根据阴、 阳极上发生的反应及得失电子守恒推知电池总反

43、应式为 2C6H66H2O=2C6H123O2 ，故该储氢过程就是，故该储氢过程就是 C6H6与水反应的过程，与水反应的过程，C 错误，错误，D 正确。正确。 7 解析：选解析：选 C 电解有机废水电解有机废水(含含 CH3COOH)，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即 2H 2e =H 2，则 ，则 连接阴极的连接阴极的 B 极为负极，选项极为负极，选项 A 正确；通电后，若有正确；通电后，若有 0.1 mol H2生成，根据电极反应式生成，根据电极反应式 2H 2e =H 2可知 可知 转移转移 0.2 mol 电子，选项电子，选项 B 正确；在阴极上氢离子

44、得电子生成氢气，但是氢离子会经过质子交换膜向右移动进入正确；在阴极上氢离子得电子生成氢气，但是氢离子会经过质子交换膜向右移动进入 阴极室，阴极室的阴极室，阴极室的 pH 几乎保持不变，选项几乎保持不变，选项 C 不正确；与电源不正确；与电源 A 极相连的惰性电极是阳极，电极反应式为极相连的惰性电极是阳极，电极反应式为 CH3COOH8e 2H2O=2CO28H ，选项 ，选项 D 正确。正确。 8 解析：选解析：选 C 通电后，阴极电极反应式为通电后，阴极电极反应式为 2H2O2e =2OH H2，则溶液的，则溶液的 pH 增大，故增大，故 A 正确；正确； 阳极上发生氧化反应， 电极反应式为

45、阳极上发生氧化反应， 电极反应式为 2H2O4e =4H O2， 故， 故 B 正确； 根据阳极电极反应式可知得到正确； 根据阳极电极反应式可知得到 1 mol 产品产品 HI，则转移，则转移 1 mol 电子，阳极室溶液质量减少电子，阳极室溶液质量减少 9 g，故，故 C 错误；通电过程中，原料室中的错误；通电过程中，原料室中的 Na 移向阴极室， 移向阴极室， I 移向产品室，所以 移向产品室，所以 NaI 的浓度逐渐减小，故的浓度逐渐减小，故 D 正确。正确。 9【答案】【答案】D 11 A. b 电极电子流出，电极电子流出，b 为电池的负极，为电池的负极，a 电极为电池的正极电极为电池

46、的正极，电极反应为，电极反应为 2 +- 2H +2e =H ，故，故 A 正确；正确； B. 钠离子向钠离子向 a 电极方向移动，氯离子向电极方向移动，氯离子向 b 电极方向移动，所以电极方向移动，所以 A 为阴离子交换膜，为阴离子交换膜，C 为阳离子交换膜，故为阳离子交换膜，故 B 正正 确；确； C. 阳极（负极）隔室中氯离子放电产生氯气，保持溶液中的电荷守恒，故阳极（负极）隔室中氯离子放电产生氯气，保持溶液中的电荷守恒，故 C正确；正确； D. 电极产物有氢气，是很好的清洁能源，氯气是重要的化工原料，经济价值是非常高的，故电极产物有氢气，是很好的清洁能源，氯气是重要的化工原料，经济价值

47、是非常高的，故 D 错误；错误； 10A 项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用项、相比现有工业合成氨，该方法选用酶作催化剂，条件温和，同时利用 MV+和和 MV2+的相互转化，化学能的相互转化，化学能 转化为电能，故可提供电能，故转化为电能，故可提供电能，故 A 正确；正确； B 项、左室为负项、左室为负极区，极区，MV+在负极失电子发生氧化反应生成在负极失电子发生氧化反应生成 MV2+，电极反应式为，电极反应式为 MV+e= MV2+，放电生成，放电生成 的的 MV2+在氢化酶的作用下与在氢化酶的作用下与 H2反应生成反应生成 H+和和 MV+，反应的方程式为，反

48、应的方程式为 H2+2MV2+=2H+2MV+，故，故 B 错误；错误； C 项、右室为正极区，项、右室为正极区，MV2+在正极得电子发生还原反应生成在正极得电子发生还原反应生成 MV+，电极反应式为，电极反应式为 MV2+e= MV+，放电生成的，放电生成的 MV+与与 N2在固氮酶的作用下反应生成在固氮酶的作用下反应生成 NH3和和 MV2+，故，故 C 正确；正确； D 项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故项、电池工作时，氢离子（即质子）通过交换膜由负极向正极移动，故 D正确。故选正确。故选 B。 11【答案】【答案】C A根据图示，电子由根据图示，电子由 A极极流出，沿导线流向流出，沿导线流向 B极，则极，则 A 为负极、为负极、B 为正极，为正极，A 极发生氧化反应，故极发生氧化反应，