高考中有關(guān)離子交換膜的電化學(xué)試題

1、有關(guān)離子交換膜的電化學(xué)試題有關(guān)離子交換膜的電化學(xué)試題 1.隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng) 2.用于物質(zhì)的制備用于物質(zhì)的制備 3.物質(zhì)分離、提純等。物質(zhì)分離、提純等。一、交換膜的功能：一、交換膜的功能：使離子選擇性定向遷移使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)三、離子交換膜的類型：三、離子交換膜的類型： 常見的離子交換膜為：陽離子交換膜、陰離子交換常見的離子交換膜為：陽離子交換膜、陰離子交換膜、特殊離子交換膜等。膜、特殊離子交換膜等。二、交換膜在中學(xué)電化學(xué)中的作用：二、交換膜在中學(xué)電化學(xué)中的作用：、隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)、

2、隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)例例1：目前電解法制燒堿通常采用離子交換膜法，陽目前電解法制燒堿通常采用離子交換膜法，陽（陰）離子交換膜不允許陰（陽）離子通過。則下列敘（陰）離子交換膜不允許陰（陽）離子通過。則下列敘述中錯(cuò)誤的是（述中錯(cuò)誤的是（ ）IIIIIIab+A、NaOH、H2均在均在區(qū)產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生 B、 圖中圖中a為陰離子交換膜為陰離子交換膜C、使用離子交換膜可以有效地隔離、使用離子交換膜可以有效地隔離NaOH和和Cl2，阻止，阻止二者之間的反應(yīng)二者之間的反應(yīng)D、電解時(shí)往、電解時(shí)往區(qū)的溶液中滴加幾滴甲基橙，溶液先變區(qū)的溶液中滴加幾滴甲基橙，溶液先變紅后褪色紅后褪色B 二、制備某些物質(zhì)二、制備某些

3、物質(zhì)例例2:加碘食鹽中含有碘酸鉀加碘食鹽中含有碘酸鉀(KIO3)現(xiàn)以電解法制備碘酸現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀鉀,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過量氫氧化實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液鉀溶液,發(fā)生反應(yīng)：發(fā)生反應(yīng)：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，將該，將該溶液加入陽極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始溶液加入陽極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始電解。下列說法中正確的是（電解。下列說法中正確的是（ ）A.電解過程中電解過程中OH-從從a極區(qū)通過離子交換膜極區(qū)通過離子交換膜 c進(jìn)入進(jìn)入b極區(qū)極區(qū)B.隨著電解進(jìn)行隨著電解進(jìn)行,KOH溶液濃度會(huì)逐漸減小溶液濃度會(huì)逐

4、漸減小C.a電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：I-6e-+6OH-= IO3-+3H2O， a極區(qū)的極區(qū)的KI最終轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K轉(zhuǎn)變?yōu)镵IO3D.當(dāng)陽極有當(dāng)陽極有0.1mol I-放電時(shí)，陰極生成放電時(shí)，陰極生成 6.72LH2C 三、分離、提純某些物質(zhì)三、分離、提純某些物質(zhì)例例3: 工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離有某些含氧酸根雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。電解槽子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許內(nèi)裝有陽離子交換膜（只允許陽離子通過），其工作原理如陽離子通過），其工作原理如圖所示。下列說法中不正確的圖所示。下列說法中不正確的是（是（ ）A陰極材料可

5、以是陰極材料可以是Fe ,含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng)含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng)B B該電解槽的陽極反應(yīng)式為：該電解槽的陽極反應(yīng)式為：4OH4OH4e4e= 2H= 2H2 2O+OO+O2 2 C C通電后，該電解槽陰極附近溶液的通電后，該電解槽陰極附近溶液的pH會(huì)逐漸減小會(huì)逐漸減小 D D除去雜質(zhì)后，氫氧化鉀溶液從出口除去雜質(zhì)后，氫氧化鉀溶液從出口B導(dǎo)出來導(dǎo)出來C 例例4.利用惰性電極和下圖裝置對(duì)硫酸鈉水溶利用惰性電極和下圖裝置對(duì)硫酸鈉水溶液進(jìn)行電解。液進(jìn)行電解。a、b、c、d四處可得產(chǎn)品分別四處可得產(chǎn)品分別是是 、。陰離子陰離子交換膜交換膜陽離子陽離子交換膜交換膜Na2SO4(aq)bac

6、d氫氣氫氣 氧氣氧氣 NaOH溶液溶液 硫酸溶液硫酸溶液5（新課標(biāo)全國(guó)卷（新課標(biāo)全國(guó)卷）次磷酸）次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性?；卮鹣铝袉栴}：具有較強(qiáng)還原性?；卮鹣铝袉栴}：(4)H3PO2也可用電滲析法制備，也可用電滲析法制備，“四室電滲析法四室電滲析法”工作原理如圖工作原理如圖所示所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： 下一頁下一頁寫出陽極的電極反應(yīng)式：寫出陽極的電極反應(yīng)式： _。分析產(chǎn)品室可得到分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因是的原因是_。早期采用早期采用“三室電滲析法三室電滲析法”制備制備H3

7、PO2：將：將“四室電滲析四室電滲析法法”中陽極室的稀硫酸用中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有品中混有_雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是_。2H2H2 2O - 4eO - 4e- - = O= O2 2+ 4H+ 4H+ +陽極室的陽極室的H H+ +穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H H2 2POPO3 3- -穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成POPO

8、4 43-3-H H3 3POPO3 3或或H H2 2POPO2 2- - 被氧化。被氧化。2某研究小組用某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的二氧化硫，溶液吸收尾氣中的二氧化硫，將所得的將所得的Na2SO3溶液進(jìn)行電解循環(huán)再生，這種新工溶液進(jìn)行電解循環(huán)再生，這種新工藝叫再生循環(huán)脫硫法；其中陰陽膜組合循環(huán)再生機(jī)理藝叫再生循環(huán)脫硫法；其中陰陽膜組合循環(huán)再生機(jī)理如圖，如圖，a、b離子交換膜將電解槽分為三個(gè)區(qū)域，電極離子交換膜將電解槽分為三個(gè)區(qū)域，電極材料為石墨。材料為石墨。圖中圖中a表示表示 離子交換膜（填離子交換膜（填“陰陰”或或“陽陽”）。）。AE分別代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品分別代表生產(chǎn)中的原料

9、或產(chǎn)品，其中，其中C為硫酸，則為硫酸，則A表示表示 ，E表示表示 。陽極的電極反應(yīng)式為陽極的電極反應(yīng)式為 。1 1、現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極，請(qǐng)、現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極，請(qǐng)用氯堿工業(yè)中的膜技術(shù)原理，回答下列問題用氯堿工業(yè)中的膜技術(shù)原理，回答下列問題 （1)1)寫出用惰性電極電解硫酸鈉水溶液的總反應(yīng)式寫出用惰性電極電解硫酸鈉水溶液的總反應(yīng)式_ （2 2）請(qǐng)利用交換膜技術(shù)，根據(jù)上圖框架，設(shè)計(jì)一個(gè)電）請(qǐng)利用交換膜技術(shù)，根據(jù)上圖框架，設(shè)計(jì)一個(gè)電解硫酸鈉溶液制氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的裝置，標(biāo)解硫酸鈉溶液制氫氧化鈉溶液和硫酸溶液的裝置，標(biāo)出進(jìn)出物質(zhì)的化學(xué)式：出進(jìn)出物質(zhì)的化

10、學(xué)式：A A ；C C ； E E ；膜；膜b b為為 離子交換離子交換膜（填膜（填“陽陽”或或“陰陰”） 四、試題賞析：四、試題賞析：1.某同學(xué)按如圖所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)，某同學(xué)按如圖所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)，A、B為常見金屬，它們?yōu)槌Ｒ娊饘?，它們的硫酸鹽可溶于水。當(dāng)?shù)牧蛩猁}可溶于水。當(dāng)K閉合時(shí)，閉合時(shí)，SO42-從右向左通過陰離子從右向左通過陰離子交換膜移向交換膜移向A極下列分析正確的是極下列分析正確的是 （ ）A溶液中溶液中c(A2)減小減小 BB極的電極反應(yīng)：極的電極反應(yīng)：B2e = B2 CY電極上有電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng) D反應(yīng)初期，反應(yīng)初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉

11、淀，不久沉淀溶解電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀，不久沉淀溶解D 2 2（20142014全國(guó)大綱版理綜化學(xué)卷，全國(guó)大綱版理綜化學(xué)卷，T9T9）右圖是在航天用高）右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH(MHNiNi電池電池) )。下列有關(guān)說法不正確的是。下列有關(guān)說法不正確的是 （ ）A放電時(shí)正極反應(yīng)為：放電時(shí)正極反應(yīng)為： NiOOHH2OeNi(OH)2OH B B電池的電解液可為電池的電解液可為KOHKOH溶液溶液C C充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為： MHMHOHOHMMH H2 2O Oe eD DMHMH是一類儲(chǔ)氫

12、材料，其氫密度越大，是一類儲(chǔ)氫材料，其氫密度越大， 電池的能量密度越高電池的能量密度越高C3 3（20142014福建理綜化學(xué)卷，福建理綜化學(xué)卷，T11T11）某原電池裝置如右圖所示，）某原電池裝置如右圖所示，電池總反應(yīng)為電池總反應(yīng)為2Ag2AgClCl2 22AgCl2AgCl。下列說法正確的是（。下列說法正確的是（ ）A A正極反應(yīng)為正極反應(yīng)為AgClAgCle eAgAgClClB B放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大放電時(shí)，交換膜右側(cè)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溶液代替鹽酸，則電池溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變總反應(yīng)隨之改變D D當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移當(dāng)電

13、路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e0.01 mol e時(shí)，時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol0.02 mol離子離子D4.(20134.(2013浙江高考浙江高考11)11)電解裝置如圖所示電解裝置如圖所示, ,電解槽內(nèi)裝有電解槽內(nèi)裝有KIKI及淀粉溶液及淀粉溶液, ,中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電, ,發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色, ,一一段時(shí)間后段時(shí)間后, ,藍(lán)色逐漸變淺。已知藍(lán)色逐漸變淺。已知:3I:3I2 2+6OH+6OH- - =IO=IO3 3- -+ +5I5I- -+3H+3H2 2O O下

14、列說法不正確的是下列說法不正確的是( )A.A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式: : 2H 2H2 2O+2eO+2e- - = H= H2 2+2OH+2OH- -B.B.電解結(jié)束時(shí)電解結(jié)束時(shí), ,右側(cè)溶液中含有右側(cè)溶液中含有IOIO3 3- -C.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式: KI+3H KI+3H2 2O KIOO KIO3 3+3H2D.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,電電 解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變D5.（2012年重慶年重慶T29(3)人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)人

15、工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如下圖。物中的尿素，原理如下圖。電源的負(fù)極為電源的負(fù)極為 (填填“A”或或“B”)。陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為 、 。電解結(jié)束后，陰極室溶液的電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相與電解前相比將比將 ；若兩極共收集到氣體；若兩極共收集到氣體13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則除去的尿素為，則除去的尿素為 g(忽略忽略氣體的溶解氣體的溶解)。BCO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl6Cl6e = 3Cl2不變不變7.26.（節(jié)選自（節(jié)選自2013年重慶年重慶T11(2)） 化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的化

16、學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解解NO3的原理如圖所示。的原理如圖所示。電源正極為電源正極為 （填（填A(yù)或或B），）， 陰極反應(yīng)式為陰極反應(yīng)式為 。若電解過程中轉(zhuǎn)移了若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(m左左m右右)為為 g。A2 NO3 +10e+6H2O = N2+ 12OH14.4 （4 4）IVIV中，電解中，電解NONO制備制備 NH NH4 4NONO3 3，其工作原理如上圖所示，為使電解，其工

17、作原理如上圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NHNH4 4NONO3 3，需補(bǔ)充物質(zhì)，需補(bǔ)充物質(zhì)A A，A A是是_，說明理，說明理由：由：_。7（節(jié)選自（節(jié)選自2014北京理綜化學(xué)卷，北京理綜化學(xué)卷，T26）NH3經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到 HNO3。NH3 根據(jù)電子守恒，陽極得到的根據(jù)電子守恒，陽極得到的NONO3 3- -的量大于陰極得到的的量大于陰極得到的NHNH4 4+ +的量，所的量，所以需充入以需充入NH3（或從陰陽極電極反應(yīng)式說明也可）（或從陰陽極電極反應(yīng)式說明也可） 8.（節(jié)選自（節(jié)選自2014江蘇單科化學(xué)江蘇單科化學(xué)卷，卷，T20）硫化氫的轉(zhuǎn)化是資硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。多種方法。 （1）將燒堿吸收）將燒堿吸收H