高考中有關(guān)離子交換膜電化學(xué)試題

1、關(guān)于高考中有關(guān)離子交換膜的電化學(xué)試題第一張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月 1.防止副反應(yīng)的發(fā)生，避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量；防止引發(fā)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(chǎn)生的氯氣進(jìn)入陰極室與氫氧化鈉反應(yīng)，導(dǎo)致所制產(chǎn)品不純；防止與陰極產(chǎn)生的氫氣混合發(fā)生爆炸）。 2.用于物質(zhì)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(xué)電化學(xué)中的作用：第二張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月四、試題賞析：1.某同學(xué)按如

2、圖所示裝置進(jìn)行試驗(yàn)，A、B為常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水。當(dāng)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(yīng)：B2e = B2 CY電極上有H2產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng) D反應(yīng)初期，X電極周圍出現(xiàn)白色膠狀沉淀，不久沉淀溶解D 第三張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月2（2014全國大綱版理綜化學(xué)卷，T9）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(MHNi電池)。下列有關(guān)說法不正確的是（ ）A放電時正極反應(yīng)為： NiOOHH2OeNi(OH)2OHB電池的電解液可為KOH溶液C充電時負(fù)極反應(yīng)為： MHOHMH

3、2OeDMH是一類儲氫材料，其氫密度越大， 電池的能量密度越高C第四張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月 鎳氫電池中主要為KOH作電解液，充電時，陽極反應(yīng)：Ni(OH)2+OH=NiOOH +H2Oe，陰極反應(yīng)：M +H2Oe=MH+OH，總反應(yīng)為M+Ni(OH)2=MH+NiOOH；放電時，正極：NiOOHH2OeNi(OH)2OH，負(fù)極：MHOHMH2Oe，總反應(yīng)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、為了防止MH被氫離子氧化，鎳氫電池中電解液為堿性溶

4、液，主要為KOH作電解液，故B正確；C、充電式，負(fù)極作陰極，陰極反應(yīng)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：第五張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月3（2014福建理綜化學(xué)卷，T11）某原電池裝置如右圖所示，電池總反應(yīng)為2AgCl22AgCl。下列說法正確的是（ ）A正極反應(yīng)為AgCleAgClB放電時，交換膜右側(cè)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(yīng)隨之改變D當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子D第六張，PPT共

5、二十頁，創(chuàng)作于2022年6月 正極反應(yīng)為Cl22e=2Cl，A項(xiàng)錯誤；放電時，交換膜右側(cè)的電極為正極，交換膜左側(cè)的電極為負(fù)極，負(fù)極放電產(chǎn)生的Ag與電解質(zhì)HCl中的Cl結(jié)合生成AgCl白色沉淀。則負(fù)極電極反應(yīng)式：2Ag2e2Cl=2AgCl，B項(xiàng)錯誤；負(fù)極放電產(chǎn)生的Ag與電解質(zhì)中的Cl結(jié)合，若用NaCl代替鹽酸不會改變電池總反應(yīng)，C項(xiàng)錯誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole時，交換膜左側(cè)的電極放電產(chǎn)生0.01molAg，與電解質(zhì)中的0.01molCl結(jié)合生成AgCl沉淀，同時約有0.01molH通過陽離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)溶液中，則交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子，D項(xiàng)正確。解析：第七張，PPT

6、共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月4.(2013浙江高考11)電解裝置如圖所示,電解槽內(nèi)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(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色,一段時間后,藍(lán)色逐漸變淺。已知:3I2+6OH- =IO3-+5I-+3H2O下列說法不正確的是( )A.右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式: 2H2O+2e- = H2+2OH-B.電解結(jié)束時,右側(cè)溶液中含有IO3-C.電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)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(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變D第八張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月解析：電解的電極反應(yīng)為（左側(cè)）陽極： 2I

7、 2e =I2 3I2+6OH =IO3+5I+3H2O （右側(cè)）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(yīng)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(cè)移動左側(cè)溶液變藍(lán)色一段時間后，藍(lán)色變淺放出氫氣多余K+保證兩邊溶液呈電中性第九張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月5.（2012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)物中的尿素，原理如下圖。電源的負(fù)極為 (填“A”或“B”)。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pH與電解前相比將 ；若兩極共收集到

8、氣體13.44 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則除去的尿素為 g(忽略氣體的溶解)。BCO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl6Cl6e = 3Cl2不變7.2第十張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)根據(jù)電解池中陰離子在陽極放電和陽離子在陰極放電的規(guī)律和本題圖中的電極產(chǎn)物H2和Cl2可以判斷出A為電源的正極，B為電源的負(fù)極，故陽極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為：6Cl6e = 3Cl2，CO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl；陰極反應(yīng)為6H2O6e = 6OH3H2(或6H6e = 3H2) 陽極反應(yīng)為6Cl6e = 3Cl2， CO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26

9、HCl 根據(jù)上述反應(yīng)式可以看出在陰、陽極上產(chǎn)生的OH、H的數(shù)目相等，陽極室中反應(yīng)產(chǎn)生的H通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室與OH恰好反應(yīng)生成水，所以陰極室中電解前后溶液的pH不變；由上述反應(yīng)式可以看出，轉(zhuǎn)移6mole時，陰極產(chǎn)生3molH2，陽極產(chǎn)生1molN2和1molCO2，故電解收集到的13.44L氣體中V(N2)V(CO2)13.44L/52.688L，即n(N2)n(CO2)2.688L/22.4Lmol-10.12mol 根據(jù)方程式CO(NH2)23Cl2H2O = N2CO26HCl可知生成0.12molN2所消耗的CO(NH2)2的物質(zhì)的量也為0.12mol，其質(zhì)量為：mCO(NH2)2

10、0.12mol60gmol17.2g。解析：第十一張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月6.（節(jié)選自2013年重慶T11(2)） 化學(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)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。電化學(xué)降解NO3的原理如圖所示。電源正極為 （填A(yù)或B）， 陰極反應(yīng)式為 。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(m左m右)為 g。A2 NO3 +10e+6H2O=N2+12OH14.4第十二張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)題11圖可知，電解池右側(cè)NO3轉(zhuǎn)化成N2，發(fā)生還原反應(yīng)：2 NO3 +10e+6H2O=N2+12OH，其電極應(yīng)為陰

11、極；則左側(cè)發(fā)生氧化反應(yīng)：2H2O4e=O2+4H+，其電極作陽極，與其相連的A端為電源的正極；轉(zhuǎn)移2mol電子時，左側(cè)減少0.2molN2，即5.6g，右側(cè)產(chǎn)生0.5molO2，即16g，同時生成2molH+，由于H+可通過質(zhì)子交換膜由左側(cè)進(jìn)入右側(cè)，則右側(cè)電解液質(zhì)量實(shí)際減少：5.6g2g=3.6g，左側(cè)電解液質(zhì)量實(shí)際減少：16g+2g=18g，則兩側(cè)質(zhì)量差為14.4g.解析：第十三張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）IV中，電解NO制備NH4NO3，其工作原理如上圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是_，說明理由：_。7（節(jié)選自2014北京理綜化學(xué)卷，T26）

12、NH3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(yīng)式說明也可）第十四張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月 由電解示意圖可知，兩極的反應(yīng)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(yīng)兩極反應(yīng)NO的物質(zhì)的量之比為3:5，所以生成的NH4+與NO3-的物質(zhì)的量之比亦為3:5，所以NO3-的量大于NH4+，欲使物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化成NH4NO3，則需加入能形成NH4+的物質(zhì)，故需補(bǔ)充NH3。解析：第十五張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于202

13、2年6月 8.（節(jié)選自2014江蘇單科化學(xué)卷，T20）硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(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(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)：S2 2e=S （n1）S+S2=Sn2寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式： 。電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)，其離子方程式可寫成 。2H2O + 2e- = H2+ 2OH- (或2H+ + 2e- = H2)Sn2- + 2H+ = (n-1)S+H2S第十六張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月 電解時,陰極發(fā)生陽離子的還原反應(yīng),放電的只能是H+,電極

14、反應(yīng)式是:2H2O + 2e- = H2+ 2OH-(或2H+ + 2e- = H2),電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì)和H2S,方程式為: Sn2- + 2H+ = (n-1)S+H2S解析：第十七張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月9（節(jié)選自2014新課標(biāo)全國卷）次磷酸(H3PO2)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}：(4)H3PO2也可用電滲析法制備，“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)：下一頁第十八張，PPT共二十頁，創(chuàng)作于2022年6月寫出陽極的電極反應(yīng)式： _。分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因是_。早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“