《2023年高考化学新编大一轮复习讲义 电化学离子交换膜的分析与应用（解析版）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年高考化学新编大一轮复习讲义 电化学离子交换膜的分析与应用（解析版）.pdf（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题5.9电化学离子交换膜的分析与应用【必备知识】1、离子交换膜的含义和作用（1）含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成（2）作用能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的C12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混合发生爆炸能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用用于物质的分离、提纯等用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质2、离子交换膜的类型（1）阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过锌铜原电池甲阳离子 11 mol*L交换膜 CuS
2、OKaq）-1ZnSOj(aq)以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开负极反应式：Zn2 e=Z n2*正极反应式：Cu2+2e=C uZi?+通过阳离子交换膜进入正极区阳离子一透过阳离子交换膜原电池正极（或电解池的阴极）（2）阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过以 P t为电极电解淀粉-K I 溶液，中间用阴离子交换膜隔开阴极反应式：2H2。+2 1=H2T+2OFT”阳极反应式：2一 2屋=1 2阴离子 阴极产生的OFT移向阳极与阳极产物反应：312+60H=107+51+3H2O交换膜阴离子一透过阴离子交换膜电解池阳极（或原电池的负极）（3）质子交换膜只允许H+和
3、水分子通过惰性电极破有在微生物作用下电解有机废水（含 C H3COOH）,可获得清洁能源H2阴极反应式：2H*+2e-=H 2T阳极反应式：CH3COOH-8e+2H2O=2 C O2t+8H+阳极产生的H+通过质子交换膜移向阴极H*透过质子交换膜原电池正极（或电解池的阴极）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【精准训练1方法与技巧(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实例分析：电解饱和食盐水(1n一福 一淡 盐:水精制饱:NaCl 溶液交电-Na-娈 二
4、 二 二 二仔馆兔膜mm20(含少量NaOH)分析方法电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H2。+2 b=H 2 T+2 0 H,则阴极区域破坏水的电离平衡，OFT有剩余，阳极区域的N a,穿过离子交换膜进入阴极室，与 0 H 结合生成NaOH,故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜1、Kolbe法制取乙烯的装置如图所示，电极a 上的产物为乙烯和碳酸根离子。下列说法正确的是()A.该装置将化学能转化为电能B.图中为阳离子交换膜CH2coOKC.D.阴极周围溶液的pH 不断减小每生成1 m ol乙烯，电路中转移2 m ol电子2、四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c 为阴、阳
5、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()NaOH(aq)NaCl(aq)HCl(aq)H2SO4(aq)I a I b I c I浓 NaOH(aq)浓 HCl(aq)A.b、c 分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B.通电后HI室中的C透过c 迁移至阳极区C.I、II、III、IV四室中的溶液的pH均升高D.电池总反应为 4NaCl+6H2O=4 N aO H+4HCI+2H2?+02：4、离子交换膜在物质制备、分离提纯中的应用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
6、室、三室、多室等，以达到物质制备、浓缩、净化、提纯的目的(1)两室电解池工业上利用如图两室电解装置制备烧碱（!阳 离 子交换膜 电 解 槽淡盐水一7-精制饱;N a C l 溶:,二二二二二市乌 华 会J E J液交电 二 二 二 二 二-行 帕奂 膜j=*N a O H 溶液20（含 少 量N a O H）过程分析阳极室中电极反应：2cl-2 e =C L T，阴极室中的电极反应：2H2O+2e=H2T+2OH-,阴极区H放电，破坏了水的电离平衡，使OH一浓度增大，阳极区c r 放电，使溶液中的c(C)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na+通过阳离子交换膜与阴极室中生成的0 H 结合，得到浓
7、的NaOH溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质阳 离 子交换膜的作用只允许Na+通过，而阻止阴离子(C厂)和气体(CL)通过。这样既防止了两极产生的H2和 CL混合爆炸，又避免了 CL和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量(2)三室电解池一利用三室电解装置制备NH4NO3,其工作原理如图所示。多室电解池一利用“四室电渗析法 制备H3P0 乂 次磷酸)，其工作原理如图所示装置图过程分析N H 3二 二 N H 4 N O 3 浓溶液痼：11 二-NO4*NHJ 11 N O 3-J-N O _N O=i j N O阳离子山人-、阴离子交 换 膜N H 4 N O 3
8、稀 溶 液 交 换 膜阴极的 NO 被还原为 NHl：NO+5e+6H=N H +H2O,NH；通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的N O 被氧化为NO,：N 0-3e+2H2O=N O3+4 H NO3通过阴离子交换膜进入中间室。根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8N0+7H2O -3 N H4NO3+2H N O 3,为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNCh转化为NH4NO3装置图阳极室 产品室 原料室 阴极室过程分析电解稀硫酸的阳极反应：2H2。-4 e-=O 2 T+4 H+,产生的H通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2P0E穿过阴离子交换膜
9、进入产品室，与 H,结合生成弱电解质H3P02；电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O+4e=2 H2f+40H，原料室中的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室(4)电渗析法竞争放电：竞争放电：OHB-若无膜只能得到A”BE浓溶液将 含A“B,”的废水再生为HB和A(OH),的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，B-为含氧酸根离子【精准训练2】1、用惰性电极电解法制备硼酸 H 3 B O 3 或 B(0 H)3 的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下 列 有 关 说 法 正 确 的 是()A.阴极与阳极产生的气体体积比为1 ：2B.b极的电极反应式为2 H 2 O
10、2 e =O 2 T+4 H+C.产品室中发生的反应是B(0 H)3+0 H =B(0 H)D.每增加1 m o l H 3 B O 3 产品，N a O H 溶液增重2 2 g2、用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质(如硫酸钾、碳酸钾等)的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.电极N为阳极，电极M 上 P T 发生还原反应B.电极M 的电极反应式为401 4 e =2比0+0 2 7C.d处流进粗KOH溶液，e处流出纯KOH溶液D.b处每产生1 1.2 L气体，必 有 1 m o l K+穿过阳离子交换膜5、“隔膜”电解池的解题步骤（1）第一步：分清隔膜类型。即交换膜属
11、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（2）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（3）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，或避免产物因发生反应而造成危险【常见“膜”的类型】类型一“单膜”电解池1、利用L i O H和钻氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解L i C l溶液制备L i O H,装置如图所示。下列说法正确的是（）阳离子交换膜A.电极B连接电源正极B.A极区电解液为L i C l溶液C.阳极反应式为2 H 2 O+2 e =H2 T+2 O F TD.每生成I
12、 m ol H?,有1 m ol L i *通过该离子交换膜2、连二亚硫酸钠（N a2 s2。4）俗称保险粉，是一种强还原剂 工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是（）A.b电极应该接电源的负极B.a 电极的电极反应式 2 H S O 3+2 H +2 e-=S 2 O T+2 H 2 OC.装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜D.电路中每转移1 m ol电子，消耗S O2的体积为1 1.2 L3、已知反应：2 C r O F（黄）+2 1=i 2 0/（橙）+比0,设计图示装置（均为惰性电极）电解N az C r C U溶液制取N az C
13、n C h，下列有关叙述正确的是（）A.CrOF生成CnO厂的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得B.电源左侧是正极C.右侧电极的电极反应为2H2 0+2-=+2 0 D.Na*从右侧通过膜进入左侧类 型 二“双膜”电解池4、某银冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni?+和 C，图甲是双膜三室电沉积法回收废水中的Ni?+的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH 与保回收率之间的关系。下列说法不正确的是（）惰性电极0.1 mobL 1 0.1 mobL 1 废水硫酸 盐 酸（含Ni?，。-）银回收率/%阴极液（废水）pH甲 乙A.交换膜b 为阴离子交换膜B.阳极反应式为2H2。-4 e
14、=O2t+4H C.阴极液pH=l 时，银的回收率低主要是有较多H2生成D.浓缩室得到1 LO.5 moi/L盐酸时，阴极回收得到11.8g保5、三室式电渗析法处理含Na2s04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卡 和 SO1 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SO*向正极迁移，正极区溶液pH 增大B.该法在处理含N a 2 s 废水时可以得到NaOH和 H2so4产品C.负极反应为2 H 4 e =O2+4H+,负极区溶液pH 降低D.当电路中通过I m ol电子的电量
15、时，会有0.5 mol的 02生成6、用电渗析法可将含硝酸钠的废水再生为硝酸和氢氧化钠，其装置如下图所示。下列叙述不正确的是（）A.膜 a、膜 c 分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜B.阳极室、阴极室的产品分别是氢氧化钠、硝酸C.阳极的电极反应式为2H204屋=4+02丁D.该装置工作时，电路中每转移0.2 m ol电子，两极共生成气体3.36 L(标准状况)类 型 三“多膜”电解池7、硼酸(H3BO3)可以通过电解NaB(0H)4溶液的方法制备，工作原理如图所示。下列有关表述错误的是()b%NaOH溶液a%NaOH溶液M 室 产品室 原料室 N 室A.M 室的电极反应式为2H2O-4e=O2t
16、+4H-B.N 室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为a%C%C.b 膜为阴离子交换膜，产品室发生反应为H +B(OH)4=H3BO3+H2。D.理论上每生成1 mol H3BO3，阴极室可生成5.6 L(标准状况)气体8、某电池研究员使用锂一磺酰氯(Li-SO2cb)电池作为电源电解制备Ni(H2Po5，其工作原理如图所示。已知电池反应为2Li+SO2cl2=2LiCl+SO2T，下列说法错误的是()-：LiAlCLiSO2Cl2银、I n空g选择性透过膜 稀硫酸产品室NaH2PO2稀氢氧化钠溶液A.电池中C 电极的电极反应式为SO2CI2+2e=2C 1+SO2fB.电池的e 极连接电解池的
17、h 极C.膜 a 是阳离子交换膜，膜 c 是阴离子交换膜D.电解池中不锈钢电极的电极反应式为2H2。+2/=H 2T+2OH9、四甲基氢氧化镀KCMbNOH 常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铉(CHMNCl 为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如图所示(a、b 为石墨电板，c、d、e 为离子交换膜)，下列说法正确的是)(C H3)4N C 1 N a C l溶 液 稀 溶 液(CH3)4NOH浓溶液七(CH3)4NOH稀 溶 液-T N a C l浓溶液:_ N a O H户溶液J tbA.M为正极B.c、e均为阳离子交换膜C.b 极电极反应式：2 H 2 O-4 e =O
18、2t+4 H -D.制 备1 mol （CHBN O H,a、b两极共产生0.5 mol气体【巩固练习】1、某同学在家中制备含氯消毒剂，实验装置原理如图所示，下列说法不正确的是（)月直流电源性溶0 1-出酸水I mN acJ-Jr离子交换膜碱性水溶液（NaOH）液rrrrrrr，柏金板A.比 从阳极逸出B,离子交换膜为阳离子交换膜C.a为直流电源的正极，b为直流电源的负极D.阳极区的反应为 2 c一2屋=CLT，C I 2+H 2 O-i H C l+H C l O2、利用如图所示装置可制取H 2,两个电极均为惰性电极，c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是（）A.a为电源的正极B.工作时，OH向
19、左室迁移C.右室的电极反应式为C 2 H 5 O H+H2O-4 e =CH3COO+5 HD.生成H 2和C H 3 c oO N a的物质的量之比为2 ：13、采用电化学法还原C C h，是一种使C 0 2资源化的方法。如图是利用此法制备Z n C 2 O 4的示意图（电解液不参与反应）。下列说法正确的是（）屣 琵JI蝇 花阳离子交换膜A.Zn与电源的负极相连B.Z11C2O4在交换膜右侧生成由解C.电解的总反应式为2CO2+Z n=Z nC 2O4D.通 入 U.2LCO2时，转移0.5 m ol电子4、某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的
20、生态及健康危害问题。下列说法正确的是（）宜流电源酸性水碱性水KC1溶液0.02 mol-L_|离子交换膜A.a 为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B.离子交换膜为阴离子交换膜C.“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D.阴极反应式为H2O+2e=H2T+O25、用 Na2sO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有关说法不正确的是（）匚Pt(I)-勺直流电源U-qNazSOs溶 液|历 H/SQ,溶液|-Pt（n）Na+sot HSO3 一F HSOJ y：s o f-*s o rNaz
21、SQ,、NaHSOa 溶液A.X 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极B.阳极区pH增大C.该过程中的产品主要为H 2 s 和 H2D.图中的a%HzSO“溶液6、某混合物浆液中含有A1（OH）3、MnCh和少量NazCrCU。考虑到胶体的吸附作用使NazCrCU不易完全被水浸出，某研究小组设计了利用石墨电极电解的分离装置（如图所示），使浆液分离成固体混合物和含铭元素的溶液，并回收利用。下列说法错误的是（）气体搅拌浆、混合物浆液/气体Na2soi溶 液 阳 离 子 阴 离 子 NazS。,溶液交换膜交换膜A.a 极室的电极反应式为2H2 0+2 1=2 0 1 1 +H2TB.上述装置中a
22、极室的电极可换成金属铁C.电解后，b 极室得到Na2s04和 NazCrOa的混合液D.若电解后b 极室溶液含铭元素0.52 g,则电路中通过0.02 mole7、NazFeCU是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产 NazFeCU下列有关说法不正确的是（）A.右侧电极反应式：Fe+80H _ 6e=FeO 3+4比0B.左侧为阳离子交换膜，当 C u电极生成1 mol气体时，有 2 moi Na卡 通过阳离子交换膜C.可以将左侧流出的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作D.NazFeCU具有强氧化性且产物为Fe3+,因此可以利用NazFe
23、CU除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca?等8、利用电解法制备Ca（H2Po）并得到副产物NaOH和 C L 下列说法正确的是（）阳极室 产品室 原料室 阴极室+石墨A膜B膜 C膜石墨CaCI2Ca(H2PO,)2NaH2PoiNaOH浓溶液稀溶液浓溶液稀溶液A.C 膜可以为质子交换膜C.可用铁电极替换阴极的石墨电极B.阴极室的电极反应式为2 H 4 e =O 2f+4H+D.每转移2 mol e,阳极室中c（Ca2+）降 低 1 mol-L 19、某地海水中主要离子的质量浓度如下表，现利用“电渗析法 对海水进行淡化，技术原理如图所示（两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过）。
24、下列有关说法错误的是（）离子Na*K+Ca?一Mg2+ClsorHCO?质量浓度/（mg L|）9 360832001 10016 0001200118A.甲室的电极反应式：2cl-2 e =C l2tB.淡化过程中易在戊室形成水垢C.乙室和丁室中部分离子的浓度增大，淡水的出口为bD.当戊室收集到22.4 L（标准状况）气体时，通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为2 moi10、某科研小组研究采用BMED膜堆（示意图如下），模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。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，
25、下列说法错误的是（）A.电极a 连接电源的正极B.B 为阳离子交换膜C.电解质溶液采用Na2s04溶液可避免有害气体的产生D.II 口排出的是淡水11、电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法。已知海水中含Na*、C F,Ca2 Mg2 S O F 离子，某兴趣小组利用下图装置模拟海水淡化，a、b 均为惰性电极。下列叙述中不正确的是（）A.B 膜是阳离子交换膜B.通电时，海水中阳离子向b 电极移动C.通电时，a 电极的电极反应式为4 0 3 4屋=02什 2H2OD.通电时，b 电极附近溶液中出现白色沉淀12、焦亚硫酸钠（Na2s2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，通常是由N
26、aHSCh过饱和溶液经结晶脱水制得。制 备 Na2s2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其 中 S02碱吸收液中含有NaHSCh和 Na2s03。电解后，a 室的NaHSCh浓度增大，b 室的Na2sCh浓度增大。将 a 室溶液进行结晶脱水，可得到Na2s2。5。下列叙述错误的是（）稀 硫 酸SO2碱吸收液A.阳极反应式为2H2。-4e=4 H +O2TB.两个离子交换膜均为阴离子交换膜C.a 室反应的离子方程式为H+SO=HSO3D.a 室 增 力 口 0.1 molNaHSCh时，两极共生成0.9g气体13、普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜（阴离子交换膜和过滤
27、膜）电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是（）A.电极a 为粗铜，电极b 为纯铜B.甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D.当电路中通过1 m ol电子时，可生成32 g 纯铜14、电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。己知海水中含Na+、CF,Ca2 Mg2+、SO 等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是（）A.B 膜是阴离子交换膜B.通电后，海水中阳离子往a 电极处运动C.通电后，a 电极的电极反应式为40FT4 e=O 2 f+2H2。D.通电后，b 电极区周围会出现少量白色沉淀1 5、
28、双极膜（B P）是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳复合膜层间的H 2 O解离成H-和O H，作为H+和O H .离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、N a O H和HCL其工作原理如图所示,M、N为离子交换膜。下列说法错误的是（）A.阴极室发生的反应为2 H+2 e-=H 2 TB.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜C.若去掉双极膜（B P）,阳极室会有C L生成D.电路中每转移1 mo l电子，两极共得到0.5 mo l气体1 6、厨房垃圾发酵液通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示（图中H A表示乳酸分子，A 表示乳酸根离子）。下列说法正确的是（）惰性电极浓HA溶液
29、阳离子/交换膜，浓缩室 阴离子交换膜惰性电极 I0.1 m o l-L-稀H A厨房垃圾发H 2 s溶 液 溶 液 酵 液（含A-）A.通电后，阳极附近p H增大B.电子从负极经电解质溶液回到正极C.通电后，A-通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室D.当电路中通过2 mo i电子的电量时，会 有I mo lO?生成1 7、海水中含有大量N a+、C及少量Ca 2+、M g2 S 0/，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（）A.b膜是阳离子交换膜B.A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成C.淡化工作完成后A、B、C三室中p H大小为p HA p HB p HcD.B极室产生的
30、气体可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝1 8、某化肥厂排放含大量磷酸二氢钱（N H4 H2 P O 4）的废水，某小组拟采用电化学渗析法处理废水并提取化工产品氨水和磷酸。装置如图所示。下列说法错误的是（）A.膜 1为阳离子交换膜，膜 2 为阴离子交换膜B.左侧电极上的电极反应式为2H2O-4 e-=4H+O 2TC.相同条件下，X、Y 体积比为2：1D.每转移1 m ol电子理论上生成98 g H3PO419、生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3,可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（）A.a 极为电源负极，b 极为电源正极B.装置工作时电子由b 极流出，经导线、电解槽流入a
31、极C.I 室能得到副产品浓硝酸，III室能得到副产品浓氨水D.阴极的电极反应式为2NO,+12H+IOe=N 2T+6H2O答案【精准训练11、D o 解析：该装置是电解池，将电能转化为化学能，A 错误；电极a 是阳极，电极反应式为CH2co0 一CH2COO+40H-2e-=CH2=C H2f+2COj-+2H2O,阴极反应式为 2H2 0+2 5=2 0 1-+氏 3 则右侧阴极区产生的OH一 要透过离子交换膜进入左侧，并参与阳极反应，故应是阴离子交换膜，B 错误；阴极区周围溶液中c（OH-）逐渐增大，溶液的pH 不断增大，C 错误；由阳极反应式可知，生成1 m ol乙烯时，电路中转移2
32、m o i电子，D 正确。2、D o 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，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上出0 放电生成02和 H+,阴极上H2O放电生成H2和 OH1 H+透过c,C透过b,二者在b、c 之间的山室形成盐酸，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；Na+透过a,NaOH的浓度变大，所以a 也是阳离子交换膜，故 A、B 两项均错误；电解一段时间后，I中的溶液的c(O F T)升高，p H升高，I I中为N a C l溶液，p H不变，I I I中有H C 1生成，故c(H+)增大，p H减小，I V中H+
33、移向H I,比0放电生成O2,使水的量减小，c(H+)增大，p H减小，C不正确。【精准训练2】1、D解析：由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子发生氧化反应生成。2和a电极为阴极，电解时阴极上水得电子发生还原反应生成H 2和。H ,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(N a OH)增大，原料室中B(OH)T通过阴膜进入产品室，b极室中H +通过阳膜进入产品室，在产品室中H+与B(OH)T发生反应生成H 3 B O3,a、b两电极反应式分别为2 H 2 O+2 e-=H 2 T +2 OH，2 H2O-4 e-一。2?4-4 H+,理论上每生成1 mol产品，b极 生 成l m
34、ol H+,a极产生0.5 mol H?。2、Bo解析：根据图示，K+移向电极N,所以N是阴极，M极是阳极，O H-发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4 OH -4 e=2H2O+O2?,故A错误，B正确；c处流进粗K O H溶液，f处流出纯K O H溶液，故C错误；N极是阴极，H+发生还原反应生成氢气，非标准状况下1 1.2 L氢气的物质的量不一定是0.5 mol,故D错误。【常见“膜”的类型】1、B。解析：由题意知，电解L iC l溶液制备L iOH,由于电极B生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所 以B为阴极，B极区为L iOH溶液，A极区为L iC l溶液，A项错误，B项正确；阳极反应
35、式为2 c l -2 e-=C L T,C项错误；每 生 成I mol H z,有2 moi L i+通过该离子交换膜，D项错误。2、B o解析：N a H S C h在a电极被还原生成N a 2 s 2。4,则a电极是阴极，b电极是阳极，故b电极接电源的正极，A错误；a电极发生还原反应，H S O1被还原生成S zOK,电极反应式为2 H S 0 f+2 H 1+2e-=S20t+2 H2O,B正确；b电极是阳极，电极反应式为S O2+2 H 2 O-2 e=4 H+S 0阳极生成H+,阴极消耗H+,为维持溶液呈电中性，H-透过离子交换膜向阴极迁移，则该离子交换膜是阳离子交换膜，C错误；电路
36、中每转移1 mol电子，阳极消耗0.5 mol S O2,在标准状况下的体积为1 1.2 L,题目未指明S C h是否处于标准状况下，D错误。3、Do解析：A项，由反应：2 C Q K(黄)+2 H+=C n O T(橙)十比0知，电解时，阳极发生反应2 H 2。一4 e-=C h T+4 H+,c(H+)增大，上述化学平衡向右移动，C K)厂转化成C nO彳-，所以能通过电解方法由CrOt获 得C nO 丁，错误；B项，根据图示可知，左侧发生还原反应2 H 2 O+2 e-H 2 T +2 OH-,左侧是阴极，所以电源左侧是负极，错误；C项，右侧电极的电极反应式是2 H 2 O-4 e=O2
37、 T +4 H+,错误；D项，阳离子向阴极移动，左侧为阴极，所以N a+从右侧通过N a+交换膜进入左侧，正确。4、Do解析：从电解示意图可知，最后要得到0.5mol/L的盐酸溶液，因此阴极室内，N i2+2 e-=N i,溶液中C厂通过离子交换膜b进入浓缩室内，因此，交换膜b为阴离子交换膜，A正确；电解质溶液为硫酸溶液，阳极室O H一 失电子生成氧气，阳极反应式为2 H 2 O-4 e-O2 T +4 H+,产生的H+通过阳离子交换膜进入浓缩室内，B正确；阴极液p H=l时，溶液中H+浓度较大，2 H+2 L=H 2 f,N i?+被还原的量减少，因此锲的回收率低，C正确；根据题意可知，浓缩
38、室得到1 L 0.5 moi/L盐酸时，新生成的盐酸溶质的物质的量为0.5 0.1=0.4 m ol,即阴极有0.4 mol C进入浓缩室，阴极共得电子0.4 mol,若全部为镇离子得电子，根据阴极反应N i2+2 e=Ni可知，转移电子0.4 mol生 成1 1.8 g锦，但是溶液中还会有少量的H+得电子，所以生成的锲的质量少于1 1.8 g,D错误。5、B。解析：电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO F向正极区移动，N a+向负极区移动，正极区水电离的0H-发生氧化反应生成氧气，H+留在正极区，该极得到H 2 s 0 4产品，溶液p H减小，负极区水电离的H +发生还原反应生
39、成氢气，O F T留在负极区，该极得到N a O H产品，溶液p H增大，故A、C错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会 有0.2 5 mol的C h生成，D错误。6、B。解析：阳极室溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，电极附近氢离子浓度增大，阴极室溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，阳极室得到硝酸，阴极室得到氢氧化钠，膜a为阴离子交换膜，膜c为阳离子交换膜，A正确、B错误；阳极是氢氧根离子失电子发生氧化反应，电极反应式为2 H 2。-4 e-=4 H +O 2 3 c正确；阳极生成氧气：2
40、氏0 4 6一=4H+O2 T,阴极生成氢气：2 H+2 b=H 2 f,该装置工作时，电路中每转移0.2 m ol电子，生成氧气0.05 m ol,生成氢气0.1 m ol,两极共生成气体体积=(0.05 m ol+0.1 m ol)x 2 2.4 L-m or i =3.3 6 L(标准状况)，D正确。7、D解析：由题意知，通过电解Na B(0H)4溶液的方法制备硼酸，左边为阳极室，右边为阴极室。阳极上水失电子生成。2和H+,所以a膜为阳离子交换膜、b膜为阴离子交换膜，产品室发生反应为H+B(0H)4=H3B O3 +H 2 O;阴极上水得电子生成H 2和OH-,c膜为阳离子交换膜，所以电
41、解后氢氧化钠溶液的浓度变大。M室发生的电极反应式为2 H 2 04 e-O2 f+4 H+,A项正确；N室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为a%H S O；被 氧 化 为H 2 s 04,S O/+H2O-2 e =2H+S 0 r ,H S O3+H20 -2 e =3H+S O r ,溶液的酸性增强，pH 减小，错误；C 项，阳极产物为H 2 s o4,阴极产物为H 2,正确；D项，由B项分析可知，阳极有H 2 s。4生成，故正确。6、C o解析：通过装置图可知Cr OT要透过阴离子交换膜向b极移动，可 知a为阴极，b为阳极，则a极室的电极反应式为2 H 2 O+2 e-=2 O H-+H
42、 2 f,A说法正确；a极上发生还原反应，故将电极换成铁电极，F e 不会被消耗，B 说法正确；电解时b极发生反应：2 H 2 O-4 e =O2?+4 H+,b极 产 生H+,发生反应2 Cr O厂+2 H+Cr2O r+H2O,因此b极室还有C O厂存在，C说法错误；0.5 2 g格元素的物质的量为0.0 1 m o l,说明有0.0 1 m o l Cr O厂透过阴离子交换膜，则电路中通过0.0 2 m o l电子，D说法正确。7、Do解析：根据图示，C u电极为阴极，F e电极为阳极。右侧电极为F e电极，F e失去电子发生氧化反应 生 成F eCH ,结合原子守恒和电荷守恒可得电极反
43、应式为F e-6e-+8 OH =F e O 4 +4 H2O,A项正确；左侧为阴极室，C u电极上的电极反应式为2 H 2 O+2 e-=H 2 f +2 O H-,当C u电极上生成1 m o l气体时，同时产生2 m o i O H,此时中部有2 m o i Na+通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，B项正确；根 据B项分析，阴极室生成N a O H,左侧流出的N a O H溶液的浓度大于加入的N a O H溶液的浓度，即匕,可将左侧流出的N a O H补充到该装置中部，以保证装置连续工作，C项正确；Naz F eCU具有强氧化性，可利 用Naz F et X除去水中的细菌，Naz F
44、eCU的还原产物为F e3+,F e3+水解生成F e(0 H)3胶体，F e(0 H)3胶体可吸附固体颗粒，但二者均不能除去水中的Ca2+,D项错误。8、Co 解析：A.通过图示分析C膜只能是阳离子交换膜，故 A项错误；B.阴极室的电极反应式为2 H2。+2 e=H2T+2OH-,故 B 项错误；C.阴极电极不参与反应，故可用铁电极替换阴极的石墨电极，故C项正确；D.未给出溶液体积，无法计算浓度，故 D项错误。9、D 解析：由图可知，甲室电极与电源正极相连，为阳极室，C放电能力大于O H,所以阳极的电极反应式为2 C一2 e-C b T,故A正确；由图可知，戊室电极与电源负极相连，为阴极室，
45、开始电解时，阴极上水得电子生成氢气同时生成0H,生成的0H-和H C C X反应生成CO与Ca2+反应生成CaCCh沉淀，O F T和M g 2+反应生成M g（O H）2,CaCO.a和M g（O H）2是水垢的成分，故B正确；阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，电解时丙室中阴离子移向乙室，阳离子移向丁室，所以丙室中物质主要是水，则淡水的出口为b,故C正确；根 据B项的分析，戊室收集到的是H 2,当戊室收集到2 2.4 L（标准状况）气体时，则电路中转移2 m o i电子，通过甲室阳膜的离子为阳离子，既有+1价的离子，又有+2价的离子，所以物质的量不是2 m o l,故D错误。10、
46、B 解析：根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所 以 电 极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2 s o 4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从I I 口排出，D正确。11、C o解析：a电极和电源正极相连，是电解池的阳极，溶液中C厂先放电，2 c-2 b=C1 2 f,C错误。12、Bo解析：电解池阳极放氧生酸，电极反应为2 H2 O-4 e-=4 H+C h T，A项正确；a室 的N a
47、HS Ch浓度增大 表明阳极生成的H+穿过离子交换膜进入a室，与S O M结 合 生 成H S O 7,反 应 为H+S O F=H S O,“b室的N a2 s O 3浓度增大 说 明b室中发生还原反应，放出氢气，2 H S O l+2 e-=2 S O+H2 T，由于S O歹浓度增大，吸 引a室中的N a卡 穿过离子交换膜进入b室，故两个离子交换膜均为阳离子交换膜，B项错误，C项正确；a室增加0.1 m o l N aHS Ch表明有0.1 m o l H,穿过离子交换膜，此时外电路中有0.1 m o l通过，该电解池相当于电解水，每转移4 m o i 6一 时，两极共生成3 6 g气体，
48、故转移0.1 m o l 时，两极共生成0.9 g气体，D项正确。13、Do解析：由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为纯铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 m o l电子时，可生成0.5 m o l纯铜，其质量为3 2 g,D项正确。14、D。解析：根据海水中离子成分及离子放电顺序知，通电后阳极是氯离子放电，阴极是氢离子放电，电解过程中，海水中阳离子通过B膜进入阴极区，所以B膜是阳离子交换膜（海水中阴离子通过A膜进入阳极区），b电极（阴极）区周围O F T浓
49、度增大，与镁离子反应生成白色沉淀。15、D16、C o解析：由题图可知，阳极上电解水产生H-和。2,所以通电后，阳极附近pH减小，A项错误；电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过带电离子的定向移动，B项错误；电解池中，阴离子向阳极方向移动，故通电后，A-通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室，C项正确；根据阳极的电极反应式2 H2。-4e-=O2t +4 H+,当电路中通过2 m o i电子的电量时，会有0.5 m o l C h生成，D项错误。1 7、Ao解析：因为阴极是阳离子反应，所 以b膜为阳离子交换膜，选 项A正确；A极 室C1 一在阳极失电子生成氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工
50、作完成后，A室C失电子生成氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H，得电子生成氢气，OH-浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，p H大小为pHApHcpHB,选项C错误；B极 室H+得电子生成氢气，不能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝，选项D错误。18、B o解析：A项，观察图示知，左侧制备氨水，X为H z,阴极反应式为2H2O+2e-=2O H+氏3NFU+OH=N H3H 2O;右侧制备磷酸，Y 为。2,阳极反应式为 2H2 O-4 e-=4 H +O2T,H2PO r+H+=H3PO4,NFU向左侧迁移，H2P。4*向右侧迁移，故 膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，正确；B项，左侧阴极上的电