1、會計學1高考中有關離子交換膜的電化學試題高考中有關離子交換膜的電化學試題第一頁，編輯于星期三：八點 一分。 1.防止副反應的發生，避免影響所制取產品的質量；防止引發不安全因素。（如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產生的氯氣進入陰極室與氫氧化鈉反應，導致所制產品不純；防止與陰極產生的氫氣混合發生爆炸）。 2.用于物質的制備、分離、提純等。一、交換膜的功能： 使離子選擇性定向遷移（目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷）。三、離子交換膜的類型： 常見的離子交換膜為：陽離子交換膜、陰離子交換膜、特殊離子交換膜等。二、交換膜在中學電化學中的作用：第1頁/共20頁第二頁，編輯于星期三：八點 一

2、分。四、試題賞析：1.某同學按如圖所示裝置進行試驗，A、B為常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水。當K閉合時，SO42-從右向左通過陰離子交換膜移向A極下列分析正確的是（）A溶液中c(A2)減小BB極的電極反應：B2e=B2CY電極上有H2產生，發生還原反應D反應初期，X電極周圍出現白色膠狀沉淀，不久沉淀溶解D 第2頁/共20頁第三頁，編輯于星期三：八點 一分。2（2014全國大綱版理綜化學卷，T9）右圖是在航天用高壓氫鎳電池基礎上發展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MHNi電池)。下列有關說法不正確的是（ ）A放電時正極反應為： NiOOHH2OeNi(OH)2OH B電池的電解液可為KOH溶液C充電

3、時負極反應為： MHOHMH2OeDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大， 電池的能量密度越高C第3頁/共20頁第四頁，編輯于星期三：八點 一分。 鎳氫電池中主要為KOH作電解液，充電時，陽極反應：Ni(OH)2+ OH= NiOOH + H2Oe，陰極反應：M + H2Oe=MH+ OH，總反應為M+ Ni(OH)2=MH+ NiOOH；放電時，正極：NiOOHH2OeNi(OH)2OH，負極：MHOHMH2Oe，總反應為MH+NiOOH=M+Ni(OH)2。以上各式中M為金屬合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金。 A、放電時，正極：NiOOH+H2O+e= Ni(OH)2+OH，故A正確； B、

4、為了防止MH被氫離子氧化，鎳氫電池中電解液為堿性溶液，主要為KOH作電解液，故B正確；C、充電式，負極作陰極，陰極反應為M+H2O+e=MH+OH，故C錯誤；D、M為儲氫合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金，儲氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高，故D正確。解析： 第4頁/共20頁第五頁，編輯于星期三：八點 一分。3（2014福建理綜化學卷，T11）某原電池裝置如右圖所示，電池總反應為2AgCl22AgCl。下列說法正確的是（ ）A正極反應為AgCleAgClB放電時，交換膜右側溶液中有大 量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應隨之改變D當電路中轉移0.01 mol e時，交

5、換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子D第5頁/共20頁第六頁，編輯于星期三：八點 一分。 正極反應為Cl22e=2Cl，A項錯誤；放電時，交換膜右側的電極為正極，交換膜左側的電極為負極，負極放電產生的Ag與電解質HCl中的Cl結合生成AgCl白色沉淀。則負極電極反應式：2Ag2e2Cl=2AgCl，B項錯誤；負極放電產生的Ag與電解質中的Cl結合，若用NaCl代替鹽酸不會改變電池總反應，C項錯誤；當電路中轉移0.01 mol e時，交換膜左側的電極放電產生0.01 mol Ag，與電解質中的0.01 mol Cl結合生成AgCl沉淀，同時約有0.01 mol H通過陽離子交換膜轉移到右側溶

6、液中，則交換膜左側溶液中約減少0.02 mol離子，D項正確。解析： 第6頁/共20頁第七頁，編輯于星期三：八點 一分。4.(2013浙江高考11)電解裝置如圖所示,電解槽內裝有KI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,發現左側溶液變藍色,一段時間后,藍色逐漸變淺。已知:3I2+6OH- =IO3-+5I-+3H2O下列說法不正確的是( )A.右側發生的電極反應式: 2H2O+2e- = H2+2OH-B.電解結束時,右側溶液中含有IO3-C.電解槽內發生反應的總化學方程式: KI+3H2O KIO3+3H2D.如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜,電 解槽內發生的總化學反應不

7、變D第7頁/共20頁第八頁，編輯于星期三：八點 一分。解析： 電解的電極反應為（左側）陽極： 2I 2e = I2 3I2+6OH =IO3+5I+3H2O （右側）陰極： 2H2O+2e = H2+ 2OH 如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜：電極反應為：陽極 2I2e = I2 通過陽離子交換膜遷移至陰極 陰極 2H2O+2e = H2+2OH 陰離子交換膜向右側移動左側溶液變藍色 一段時間后，藍色變淺放出氫氣多余K+ 保證兩邊溶液呈電中性第8頁/共20頁第九頁，編輯于星期三：八點 一分。5.（2012年重慶T29(3)人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產物中的尿素，原理如下圖。電源的負

8、極為 (填“A”或“B”)。陽極室中發生的反應依次為 、 。電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將 ；若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況)，則除去的尿素為 g(忽略氣體的溶解)。BCO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl6Cl6e = 3Cl2不變第9頁/共20頁第十頁，編輯于星期三：八點 一分。(3)根據電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規律和本題圖中的電極產物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負極，故陽極室中發生的反應依次為：6Cl6e = 3Cl2，CO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl； 陰極反應為6H2O6e = 6O

9、H3H2(或6H6e = 3H2) 陽極反應為6Cl6e = 3Cl2， CO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl 根據上述反應式可以看出在陰、陽極上產生的OH、H的數目相等，陽極室中反應產生的H通過質子交換膜進入陰極室與OH恰好反應生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應式可以看出，轉移6 mol e時，陰極產生3 mol H2，陽極產生1 mol N2和1 mol CO2，故電解收集到的13.44 L氣體中V(N2)V(CO2)2.688 L，即n(N2)n(CO2)2.688L/22.4Lmol-10.12 mol 根據方程式CO(NH2)23Cl2H2O =

10、 N2CO26HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物質的量也為0.12 mol，其質量為：mCO(NH2)20.12 mol60 gmol17.2 g。解析： 第10頁/共20頁第十一頁，編輯于星期三：八點 一分。6.（節選自2013年重慶T11(2)）化學在環境保護中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學降解NO3的原理如圖所示。電源正極為 （填A或B）， 陰極反應式為 。若電解過程中轉移了2mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差(m左m右)為 g。A2 NO3 +10e+6H2O = N2+ 12OH 第11頁/共20頁第

11、十二頁，編輯于星期三：八點 一分。 根據題11圖可知，電解池右側NO3轉化成N2，發生還原反應：2 NO3 +10e+6H2O = N2+ 12OH，其電極應為陰極；則左側發生氧化反應：2H2O4 e=O2+4H+，其電極作陽極，與其相連的A端為電源的正極；轉移2mol電子時，左側減少0.2mol N2，即，右側產生0.5mol O2，即16g，同時生成2mol H+，由于H+可通過質子交換膜由左側進入右側，則右側電解液質量實際減少：，左側電解液質量實際減少：16g+2g=18g，則兩側質量差為14.4g .解析： 第12頁/共20頁第十三頁，編輯于星期三：八點 一分。（4）IV中，電解NO制

12、備 NH4NO3，其工作原理如上圖所示，為使電解產物全部轉化為NH4NO3，需補充物質A，A是_，說明理由：_。7（節選自2014北京理綜化學卷，T26）NH3經一系列反應可以得到 HNO3。NH3 根據電子守恒，陽極得到的NO3-的量大于陰極得到的NH4+的量，所以需充入NH3（或從陰陽極電極反應式說明也可）第13頁/共20頁第十四頁，編輯于星期三：八點 一分。 由電解示意圖可知，兩極的反應物均為NO，1molNO生成1molNH4+需要得到5mol電子， 1molNO生成1molNO3-需要失去3mol電子，故反應兩極反應NO的物質的量之比為3:5，所以生成的NH4+與NO3-的物質的量之

13、比亦為3:5，所以NO3-的量大于NH4+，欲使物質全部轉化成NH4NO3，則需加入能形成NH4+的物質，故需補充NH3。解析： 第14頁/共20頁第十五頁，編輯于星期三：八點 一分。 8.（節選自2014江蘇單科化學卷，T20）硫化氫的轉化是資源利用和環境保護的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質有多種方法。 （1）將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖-1所示的電解池的陽極區進行電解。電解過程中陽極區發生如下反應：S2 2e = S （n1）S+ S2 = Sn2 寫出電解時陰極的電極反應式： 。 電解后陽極區的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質，其離子方程式可寫成 。2H2O + 2e- = H2+ 2

14、OH- (或2H+ + 2e- = H2)Sn2- + 2H+ = (n-1)S+H2S第15頁/共20頁第十六頁，編輯于星期三：八點 一分。 電解時,陰極發生陽離子的還原反應,放電的只能是H+,電極反應式是:2H2O + 2e- = H2+ 2OH-(或2H+ + 2e- = H2),電解后陽極區的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質和H2S,方程式為: Sn2- + 2H+ = (n-1)S+H2S解析： 第16頁/共20頁第十七頁，編輯于星期三：八點 一分。9（節選自2014新課標全國卷）次磷酸(H3PO2)是一種精細磷化工產品，具有較強還原性。回答下列問題：(4)H3PO2也可用電滲析法制備，“

15、四室電滲析法”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)： 下一頁第17頁/共20頁第十八頁，編輯于星期三：八點 一分。 寫出陽極的電極反應式： _。 分析產品室可得到H3PO2的原因是_。 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，并撤去陽極室與產品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產品室。其缺點是產品中混有_雜質，該雜質產生的原因是_。2H2O - 4e- = O2+ 4H+陽極室的H+穿過陽膜擴散至產品室，原料室的H2PO3-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成PO43-H3PO3或H2PO2- 被氧化。上一頁第18頁/共20頁第十九頁，編輯于星期三：八點 一分。（4）在陽極由于含有的陰離子OH-、SO42-、H2PO2- 中放電能力最強的是OH-