高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)高考熱考題型攻關(guān)10 “隔膜”電解池在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用（含詳解）

1、PAGE “隔膜”電解池在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，常以裝置圖示為載體呈現(xiàn)，題材廣，信息新，注重考查考生閱讀提煉信息的分析能力和獲取知識并遷移應(yīng)用的能力，題目具有一定難度。順利解題必須熟練掌握電解池的工作原理，正確判斷陰陽極、離子移動方向、電解產(chǎn)物、溶液pH的變化等，同時能夠熟練書寫電極反應(yīng)式，并能靈活運用電子守恒原理進行相關(guān)計算。1(全國卷)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。制備Na2S2O5可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_。電解后，_室的NaHSO3

2、濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。解析：陽極上陰離子OH放電，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H，電解過程中H透過陽離子交換膜進入a室，故a室中NaHSO3濃度增加。答案：2H2O4e=4HO2a2(全國卷)KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑。KIO3可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。(1)寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式_。(2)電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為_，其遷移方向是_。解析：(1)電解液是KOH溶液，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O2e=2OHH2。(2)電解過程中陽極反應(yīng)為I6OH6e=IOeq oal(,3)3H2O。陽極的K通過陽離子交換

3、膜由電極a遷移到電極b。答案：(1)2H2O2e=2OHH2(2)K由a到b1.常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜，由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類：(1)陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離子通過，不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。2隔膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。3“隔膜”電解池的解題步驟第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第

4、二步，寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險。1工業(yè)上可利用下圖所示電解裝置吸收和轉(zhuǎn)化SO2(A、B均為惰性電極)。下列說法正確的是()AA極接電源的正極BA極區(qū)溶液的堿性逐漸增強C本裝置中使用的是陰離子交換膜DB極的電極反應(yīng)式為SO22e2H2O=SOeq oal(2,4)4H解析：A項，由HSOeq oal(,3)生成S2Oeq oal(2,4)，發(fā)生還原反應(yīng)，A極為陰極，應(yīng)接電源的負極，錯誤；B項，陰極的電極反應(yīng)式為2HSOeq

5、 oal(,3)2H2e=S2Oeq oal(2,4)2H2O，堿性增強，正確；C項，陽極的電極反應(yīng)式為SO22H2O2e=SOeq oal(2,4)4H，離子交換膜應(yīng)使H從右向左移動，應(yīng)為陽離子交換膜，錯誤；D項，B極為陽極，發(fā)生SO22H2O2e=SOeq oal(2,4)4H，錯誤。答案：B2(2019廣州模擬)世界水產(chǎn)養(yǎng)殖協(xié)會網(wǎng)介紹了一種利用電化學(xué)原理凈化魚池中水質(zhì)的方法，其裝置原理如圖所示。下列說法正確的是()AX為電源負極B若該裝置在高溫下進行，則凈化效率將降低C若有1 mol NOeq oal(,3)被還原，則有6 mol H通過質(zhì)子膜遷移至陰極區(qū)D若BOD為葡萄糖(C6H12O

6、6)，則1 mol葡萄糖被完全氧化時，理論上電極流出20 mol e解析：從裝置圖中可知，X端連接的電極上發(fā)生反應(yīng)是微生物作用下BOD、H2O反應(yīng)生成CO2，Y端連接的電極上，微生物作用下，硝酸根離子生成氮氣，氮元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池的陰極，則Y為負極，X為正極，故A錯誤；若該裝置在高溫下進行，催化劑微生物被滅活，則凈化效率將降低，故B正確；若有1 mol NOeq oal(,3)被還原，根據(jù)陰極電極反應(yīng)式：2NOeq oal(,3)10e12H=N26H2O，可知轉(zhuǎn)移電子5 mol，則有5 mol H通過質(zhì)子膜遷移至陰極區(qū)，故C錯誤；若BOD為葡萄糖(C6H12O6)，則1

7、mol葡萄糖被完全氧化時，碳元素化合價由0價變化為4價，理論上電極上流出：4e624 mol e，故D錯誤；故選B。答案：B3(2019揚州模擬)H3BO3可以通過電解NaB(OH)4溶液的方法制備，其工作原理如圖。下列敘述錯誤的是()AM室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O4e=O24HBN室中：a%b%C膜為陰膜，產(chǎn)品室發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)原理為強酸制弱酸D理論上每生成1 mol產(chǎn)品，陰極室可生成標準狀況下5.6 L氣體解析：A項，M室為陽極室，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H，正確；B項，N室為陰極室，溶液中水電離的H得電子發(fā)生還原反應(yīng)，生成H2，促進水的電離，溶液中OH濃度增大，即a

8、%b%，正確；C項，陽極室的H穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室，原料室的B(OH)eq oal(,4)穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3BO3，則膜為陰膜，正確；D項，每生成1 mol產(chǎn)品，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為1 mol，陰極室生成0.5 mol H2，其標準狀況下為11.2 L氣體，錯誤。答案：D4工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是()已知：Ni2在弱酸性溶液中發(fā)生水解氧化性：Ni2(高濃度)HNi2(低濃度)A碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH4e=O22H2OB電解過程中，B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小C為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pHD

9、若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變解析：A項，電極反應(yīng)式為陽極：4OH4e=2H2OO2，陰極：Ni22e=Ni，2H2e=H2，正確；B項，由于C室中Ni2、H不斷減少，Cl通過陰離子膜從C室移向B室，A室中OH不斷減少，Na通過陽離子膜從A室移向B室，所以B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度不斷增大，錯誤；C項，由于H的氧化性大于Ni2(低濃度)的氧化性，所以為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程需要控制廢水的pH，正確；D項，若去掉陽離子膜，在陽極Cl首先放電生成Cl2，反應(yīng)總方程式發(fā)生改變，正確。答案：B5(2019貴陽模擬)鉻的化合物有較大毒性，如不回收利用，會對環(huán)

10、境造成污染。某混合漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。某研究小組設(shè)計了如下電解分離裝置，可以使?jié){液較完全地分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用。下列說法錯誤的是()A通電后CrOeq oal(2,4)將通過陰離子膜進入陽極室B陰極室最終只能得到Na2SO4和H2C陽極的電極反應(yīng)式為：4OH4e=O22H2OD分離后所得含鉻元素的粒子有CrOeq oal(2,4)和Cr2Oeq oal(2,7)解析：電解時陰離子應(yīng)該向陽極移動，所以通電后CrOeq oal(2,4)將通過陰離子膜進入陽極室，選項A正確。陰極室的反應(yīng)為水電離的氫離子得電子轉(zhuǎn)化為氫氣，所以陰極室剩余水電離的氫氧

11、根離子，同時Na透過陽離子交換膜進入陰極室，所以陰極室還要得到氫氧化鈉，選項B錯誤。陽極的反應(yīng)應(yīng)該是水電離的氫氧根離子失電子轉(zhuǎn)化為氧氣，方程式為4OH4e=O22H2O，選項C正確。陽極室隨著水電離的氫氧根離子被反應(yīng)，剩余氫離子，使溶液顯酸性，可以與透過陰離子交換膜過來的CrOeq oal(2,4)發(fā)生如下反應(yīng)：2CrOeq oal(2,4)2HCr2Oeq oal(2,7)H2O，所以分離后得到含鉻元素的粒子有CrOeq oal(2,4)和Cr2Oeq oal(2,7)，故選D正確。答案：B6(江蘇卷)電解Na2CO3溶液，原理如下圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為_，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為_。

12、解析：陽極上OH失去電子生成O2，由H2O電離出的H可以與COeq oal(2,3)反應(yīng)生成HCOeq oal(,3)。陰極上H2O放電生成H2。答案：4COeq oal(2,3)2H2O4e=4HCOeq oal(,3)O2H27H3PO2可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：(1)寫出陽極的電極反應(yīng)式：_。(2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：_。(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2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。其缺點是產(chǎn)品中混有_雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是_。解析：(1)陽極為水電離出的OH放電，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O24H。(2)陽極室中H穿過陽膜進入產(chǎn)品室，原料室中H2POeq oal(,2)穿過陰膜擴