2024年高中化學(xué)新教材同步 選擇性必修第一冊(cè) 第4章　第2節(jié)　第4課時(shí)　電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用

第4課時(shí)電化學(xué)原理的綜合應(yīng)用[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.利用電化學(xué)原理制備物質(zhì)、處理污水和有害物質(zhì)。2.能夠書寫新情景下的電極反應(yīng)式。一、電解原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用1．電解原理常用于物質(zhì)的制備，具有反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)試劑純凈和生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，電解原理能使許多不能自發(fā)的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)。工業(yè)上常用多室電解池制備物質(zhì)，多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，即允許帶某種電荷的離子通過(guò)而限制帶相反電荷的離子通過(guò)，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達(dá)到濃縮、凈化、提純及電化學(xué)合成的目的。2．多室電解池的分析思路1．一種電解法制備高純鉻和硫酸的簡(jiǎn)單裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)為直流電源的正極B．陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑C．工作時(shí)，乙池中溶液的pH不變D．若有1mol離子通過(guò)A膜，理論上陽(yáng)極生成0.25mol氣體答案D解析A項(xiàng)，電解法制備鉻，則Cr電極應(yīng)該是陰極，即a為直流電源的負(fù)極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陰極反應(yīng)式為Cr3＋＋3e－=Cr，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，工作時(shí)，甲池中硫酸根離子移向乙池，丙池中氫離子移向乙池，乙池中硫酸濃度增大，溶液的pH減小，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若有1mol離子通過(guò)A膜，即丙池產(chǎn)生1mol氫離子，則理論上陽(yáng)極生成0.25mol氧氣，正確。2.NaClO2(亞氯酸鈉)是常用的消毒劑和漂白劑，工業(yè)上可采用電解法制備，工作原理如圖所示。下列敘述正確的是()A．若直流電源為鉛酸蓄電池，則b極為PbB．陽(yáng)極反應(yīng)式為ClO2＋e－=ClOeq\o\al(－,2)C．交換膜左側(cè)NaOH的物質(zhì)的量不變，氣體X為Cl2D．制備18.1gNaClO2時(shí)理論上有0.2molNa＋由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移答案C解析二氧化氯轉(zhuǎn)化為NaClO2(亞氯酸鈉)的過(guò)程發(fā)生了還原反應(yīng)，應(yīng)該發(fā)生在陰極，所以a是負(fù)極，b是正極，若直流電源為鉛酸蓄電池，則b極為正極，應(yīng)該是PbO2，故A錯(cuò)誤；由總反應(yīng)式2ClO2＋2NaCl=2NaClO2＋Cl2知，交換膜左邊NaOH的物質(zhì)的量不變，在陽(yáng)極上氯離子失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣，氣體X為Cl2，故B錯(cuò)誤、C正確；Na＋由交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，故D錯(cuò)誤。3．H3PO2可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))：(1)寫出陽(yáng)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(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是________________________________。答案(1)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋(2)陽(yáng)極室的H＋穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2(3)POeq\o\al(3－,4)H2POeq\o\al(－,2)或H3PO2被氧化

二、電化學(xué)原理在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用利用電化學(xué)原理把污染物去除或把有毒物質(zhì)變?yōu)闊o(wú)毒或低毒物質(zhì)，具有易于控制、無(wú)污染或少污染、高度靈活性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。1.用鐵和石墨作電極電解酸性廢水，可將廢水中的POeq\o\al(3－,4)以FePO4(不溶于水)的形式除去，其裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．若X、Y電極材料連接反了，則仍可將廢水中的POeq\o\al(3－,4)除去B．X極為石墨，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．電解過(guò)程中Y極周圍溶液的pH減小D．電解時(shí)廢水中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4POeq\o\al(3－,4)=4FePO4↓＋2H2O答案D解析根據(jù)題意分析可知，X電極材料為鐵，Y電極材料為石墨。若X、Y電極材料連接反了，鐵就不能失電子變?yōu)殡x子，也就不能生成FePO4，A錯(cuò)誤；Y極為石墨，該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；電解過(guò)程中Y極發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，氫離子濃度減小，溶液的pH增大，C錯(cuò)誤；鐵在陽(yáng)極失電子變?yōu)镕e2＋，通入的氧氣把Fe2＋氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋與POeq\o\al(3－,4)反應(yīng)生成FePO4，D正確。2．廚房垃圾發(fā)酵液可通過(guò)電滲析法處理，同時(shí)得到乳酸的原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．交換膜Ⅰ為陰離子交換膜，A－從濃縮室通過(guò)交換膜Ⅰ向陽(yáng)極移動(dòng)B．交換膜Ⅱ?yàn)殛?yáng)離子交換膜，H＋從濃縮室通過(guò)交換膜Ⅱ向陰極移動(dòng)C．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑D．400mL0.1mol·L－1乳酸溶液通電一段時(shí)間后，濃度上升到0.6mol·L－1，則陰極上產(chǎn)生的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為4.48L答案C解析陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，生成的H＋通過(guò)交換膜Ⅰ進(jìn)入濃縮室，所以交換膜Ⅰ為陽(yáng)離子交換膜，A－從陰極通過(guò)交換膜Ⅱ向濃縮室移動(dòng)，所以Ⅱ?yàn)殛庪x子交換膜，A、B錯(cuò)誤，C正確；生成的乳酸物質(zhì)的量為0.4L×(0.6－0.1)mol·L－1＝0.2mol，轉(zhuǎn)移的n(H＋)等于生成的n(HA)為0.2mol，同時(shí)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2mol，根據(jù)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑知，生成氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是2.24L，D錯(cuò)誤。3．二氧化碳的轉(zhuǎn)化和利用是重要的研究課題。“碳達(dá)峰”“碳中和”“低碳”成為近年熱詞。(1)研究人員開發(fā)了一種新型的硼、氮共摻雜的多孔石墨烯材料作為正極催化劑的鋰二氧化碳二次電池，實(shí)現(xiàn)了碳酸鋰在電池中的高度可逆分解，減少CO2的排放，其裝置示意圖如圖1所示，放電時(shí)，正極反應(yīng)式為______________________。(2)設(shè)計(jì)CO2熔鹽捕獲及電化學(xué)轉(zhuǎn)化裝置如圖2。a極的電極反應(yīng)式為____________________。答案(1)3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C(2)2C2Oeq\o\al(2－,5)－4e－=4CO2↑＋O2↑題組一物質(zhì)的制備1．如圖為通過(guò)EFC劍橋法用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是在較低的陰極電位下，TiO2(陰極)中的氧解離進(jìn)入熔融鹽，陰極最后只剩下純鈦。下列說(shuō)法正確的是()A．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑B．陰極的電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－=Ti＋2O2－C．通電后，O2－、Cl－均向陰極移動(dòng)D．石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化答案B解析電解池的陽(yáng)極上O2－發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2O2－－4e－=O2↑，A錯(cuò)誤；電解池的陰極上發(fā)生TiO2得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－=Ti＋2O2－，B正確；電解池中，電解質(zhì)里的陰離子O2－、Cl－均移向陽(yáng)極，C錯(cuò)誤；石墨電極會(huì)和陽(yáng)極上產(chǎn)生的O2發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生CO、CO2氣體，電極本身被消耗，質(zhì)量減小，D錯(cuò)誤。2．(2022·廣東，10)以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，實(shí)現(xiàn)Al的再生。該過(guò)程中()A．陰極發(fā)生的反應(yīng)為Mg－2e－=Mg2＋B．陰極上Al被氧化C．在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽(yáng)極泥D．陽(yáng)極和陰極的質(zhì)量變化相等答案C解析該題中以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽(yáng)極進(jìn)行電解，通過(guò)控制一定的條件，可使陽(yáng)極區(qū)Mg和Al發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，分別生成Mg2＋和Al3＋，Cu和Si不參與反應(yīng)，陰極區(qū)Al3＋得電子生成Al單質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)Al的再生，A、B錯(cuò)誤；陽(yáng)極材料中Cu和Si不參與氧化反應(yīng)，在電解槽底部可形成陽(yáng)極泥，C正確；因?yàn)殛?yáng)極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會(huì)形成陽(yáng)極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)得失電子守恒及元素守恒可知，陽(yáng)極與陰極的質(zhì)量變化不相等，D錯(cuò)誤。3.我國(guó)研制出非貴金屬鎳鉬基高效電催化劑，實(shí)現(xiàn)電解富尿素廢水低能耗制H2(裝置如圖)?？偡磻?yīng)為CO(NH2)2＋H2O=3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為陽(yáng)極，CO(NH2)2發(fā)生氧化反應(yīng)B．b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－C．每轉(zhuǎn)移6mol電子，a電極產(chǎn)生1molN2D．電解一段時(shí)間，a極區(qū)溶液pH升高答案D解析電解池工作時(shí)，CO(NH2)2失去電子，a為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；陰極水得電子產(chǎn)生H2，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，B正確；陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為CO(NH2)2－6e－＋6OH－=CO2↑＋N2↑＋5H2O，若電路中通過(guò)6mol電子，陽(yáng)極產(chǎn)生N2的物質(zhì)的量為n(N2)＝6mol×eq\f(1,6)＝1mol，C正確；由a極電極反應(yīng)式知OH－被消耗，溶液中H＋濃度增大，溶液的pH降低，D錯(cuò)誤。4．以純堿溶液為原料，通過(guò)電解的方法可制備小蘇打，原理裝置如圖：上述裝置工作時(shí)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．乙池電極接電池正極，氣體X為H2B．Na＋由乙池穿過(guò)交換膜進(jìn)入甲池C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y濃度小D．甲池電極反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案C解析分析裝置圖可知放出氧氣的電極為陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液中OH－放電生成O2，c(H＋)增大，COeq\o\al(2－,3)結(jié)合H＋生成HCOeq\o\al(－,3)，出口為碳酸氫鈉，電極反應(yīng)為4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑，D錯(cuò)誤；氣體X為陰極上溶液中H2O電離的H＋得到電子生成H2，電極連接電源負(fù)極，A錯(cuò)誤；電解池中陽(yáng)離子移向陰極，鈉離子移向乙池，B錯(cuò)誤；陰極附近氫氧根離子濃度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z濃度大，C正確。題組二水體污染的治理5．電浮選凝聚法處理酸性污水的工作原理如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A．鐵電極的電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋B．通入甲烷的石墨的電極反應(yīng)式為CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2OC．為了增強(qiáng)污水的導(dǎo)電能力，可向污水中加入適量食鹽D．若左池石墨電極產(chǎn)生44.8L氣體，則消耗0.5mol甲烷答案D解析鐵連接原電池的正極，為電解池的陽(yáng)極，被氧化，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，故不選A；通甲烷的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH4＋4COeq\o\al(2－,3)－8e－=5CO2＋2H2O，故不選B；加入的使導(dǎo)電能力增強(qiáng)的電解質(zhì)必須是可溶于水的、不參與電極反應(yīng)的鹽，可用食鹽，故不選C；未說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)狀況，無(wú)法計(jì)算，故選D。6．某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽(yáng)極，工作原理如圖所示。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀隨廢水排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)。下列說(shuō)法不正確的是()A．陰極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)包括：2H＋＋2e－=H2↑B．還原Cr2Oeq\o\al(2－,7)的主要方式是Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OC．廢水的pH過(guò)高或過(guò)低均會(huì)降低鉻的去除率D．電解槽工作時(shí)，Cr2Oeq\o\al(2－,7)通過(guò)陰離子交換膜從陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室答案D解析耐酸電解槽用鐵板作陰、陽(yáng)極，在陰極區(qū)，H＋得電子，發(fā)生的電極反應(yīng)包括：2H＋＋2e－=H2↑，A正確；在陽(yáng)極區(qū)，F(xiàn)e失電子生成的Fe2＋還原Cr2Oeq\o\al(2－,7)，主要方式是Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B正確；若廢水的pH過(guò)高，會(huì)直接與Fe2＋反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀，影響Cr2Oeq\o\al(2－,7)的還原，若pH過(guò)低，會(huì)將Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都會(huì)降低鉻的去除率，C正確；電解槽工作時(shí)，因?yàn)镃r2Oeq\o\al(2－,7)要進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)被Fe2＋還原，所以Cr2Oeq\o\al(2－,7)通過(guò)陰離子交換膜從陰極室進(jìn)入陽(yáng)極室，D錯(cuò)誤。7．某污水處理廠利用電解法處理含酚廢水并制氫，工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．X為電源的正極，a極發(fā)生還原反應(yīng)B．a(chǎn)極電極反應(yīng)式為C6H5OH＋11H2O－28e－=6CO2↑＋28H＋C．產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48LCO2，則有1.4molH＋通過(guò)質(zhì)子交換膜D．電解后將兩極區(qū)溶液混合，與原廢水相比較，溶液的pH保持不變答案B解析由圖可知，X為電源的正極，b極連電源的負(fù)極作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；a極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為C6H5OH＋11H2O－28e－=6CO2↑＋28H＋，B正確；產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下4.48L(即0.2mol)CO2，根據(jù)a極反應(yīng)可知約有0.93molH＋通過(guò)質(zhì)子交換膜，C錯(cuò)誤；電解后將兩極區(qū)溶液混合，與原廢水相比較，原廢液為苯酚，苯酚濃度降低，生成CO2，溶液的pH發(fā)生改變，D錯(cuò)誤。題組三環(huán)境保護(hù)問(wèn)題8.(2023·鄭州高二檢測(cè))為實(shí)現(xiàn)碳回收，我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的用電化學(xué)法還原CO2制備草酸的裝置如圖所示。下列有關(guān)該裝置的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)、b分別為電源的負(fù)極、正極B．電解裝置左池發(fā)生的電極反應(yīng)為2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(2－,4)C．為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液D．右池電解質(zhì)溶液為稀硫酸，發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋答案B解析左池發(fā)生的反應(yīng)為CO2得電子被還原為H2C2O4，M極作陰極，電解池陰極與電源負(fù)＋2H＋=H2C2O4，B錯(cuò)誤；為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，同時(shí)為減少雜質(zhì)，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正確；右池為電解池的陽(yáng)極區(qū)，H2O失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2和H＋，D正確。9.H2S有劇毒，石油化工中常用以下方法處理石油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的H2S廢氣。先將含H2S的廢氣(其他成分不參與反應(yīng))通入FeCl3溶液中，過(guò)濾后將溶液加入到以鐵和石墨棒為電極的電解槽中電解(如圖所示)，電解后的溶液可以循環(huán)利用。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．過(guò)濾所得沉淀的成分為S和FeSB．與外接電源a極相連的電極的電極反應(yīng)式：Fe2＋－e－=Fe3＋C．與外接電源b極相連的是鐵電極D．外電路中有0.20mol的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，反應(yīng)得到氫氣2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)答案A解析將H2S通入FeCl3溶液中，H2S被鐵離子氧化為S，即發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋H2S=S↓＋2Fe2＋＋2H＋，所以過(guò)濾所得沉淀的成分為S，A錯(cuò)誤；與b極相連的電極上氫離子得電子生成氫氣，故為陰極，所以與a極相連的電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極上亞鐵離子失電子生成鐵離子，即電極反應(yīng)式為Fe2＋－e－=Fe3＋，B正確；如果Fe與外接電源的a極相連，則Fe作陽(yáng)極失電子，導(dǎo)致溶液中的亞鐵離子不能失電子，所以鐵電極只能和b極相連，C正確；陰極的電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，當(dāng)外電路中有0.20mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時(shí)，會(huì)生成0.10mol氫氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，D正確。10．利用反應(yīng)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O構(gòu)成電池的方法，既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過(guò)負(fù)載后流向左側(cè)電極B．為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜C．電極A的反應(yīng)式為2NH3－6e－=N2＋6H＋D．當(dāng)有4.48LNO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.8mol答案C解析由反應(yīng)6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O可知，反應(yīng)中NO2為氧化劑，NH3為還原劑，則電極A為負(fù)極，電極B為正極，電流由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，故A正確；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，為使電池持續(xù)放電，離子交換膜需選用陰離子交換膜，防止二氧化氮與OH－反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，導(dǎo)致原電池不能正常工作，故B正確；電解質(zhì)溶液呈堿性，則負(fù)極反應(yīng)式為2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O，故C錯(cuò)誤；當(dāng)有4.48L即0.2molNO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol×(4－0)＝0.8mol，故D正確。11．(2021·全國(guó)乙卷，12)沿海電廠采用海水為冷卻水，但在排水管中生物的附著和滋生會(huì)阻礙冷卻水排放并降低冷卻效率。為解決這一問(wèn)題，通常在管道口設(shè)置一對(duì)惰性電極(如圖所示)，通入一定的電流。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．陽(yáng)極發(fā)生將海水中的Cl－氧化生成Cl2的反應(yīng)B．管道中可以生成氧化滅殺附著生物的NaClOC．陰極生成的H2應(yīng)及時(shí)通風(fēng)稀釋，安全地排入大氣D．陽(yáng)極表面形成的Mg(OH)2等積垢需要定期清理答案D解析根據(jù)題干信息分析可知，陽(yáng)極區(qū)海水中的Cl－會(huì)優(yōu)先失去電子生成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；設(shè)置的裝置為電解池原理，根據(jù)分析知，陽(yáng)極區(qū)生成的Cl2與陰極區(qū)生成的OH－在管道中會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O，其中NaClO具有強(qiáng)氧化性，可氧化滅殺附著的生物，B正確；因?yàn)镠2是易燃性氣體，所以陰極區(qū)生成的H2需及時(shí)通風(fēng)稀釋，安全地排入大氣，以排除安全隱患，C正確；陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，會(huì)使海水中的Mg2＋沉淀積垢，所以陰極表面會(huì)形成Mg(OH)2等積垢，需要定期清理，D錯(cuò)誤。12．雙極膜電滲析一步法鹽制酸堿的技術(shù)進(jìn)入到了工業(yè)化階段，某科研小組研究采用BMED膜(如圖所示)模擬以精制濃海水為原料直接制備酸和堿。BMED膜堆包括陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜(a、d)。已知：在直流電源的作用下，雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離，生成H＋和OH－。下列說(shuō)法正確的是()A．電極Y連接電源的正極，發(fā)生還原反應(yīng)B．Ⅰ口排出的是混合堿，Ⅱ口排出的是淡水C．電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液可避免有害氣體的產(chǎn)生D．a(chǎn)左側(cè)膜為陽(yáng)離子交換膜，c為陰離子交換膜答案C解析氫氧根離子向左側(cè)移動(dòng)，這說(shuō)明電極Y為陰極，所以電極Y連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；濃海水中的氯離子向左側(cè)移動(dòng)，鈉離子向右側(cè)移動(dòng)，雙極膜中，氫離子向右側(cè)遷移、氫氧根離子向左側(cè)遷移，因此Ⅱ口排出的是淡水，Ⅰ口排出的是鹽酸、Ⅲ口排出的是堿液，B錯(cuò)誤；由于氯離子放電會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體氯氣，加入Na2SO4溶液的目的是增加溶液的導(dǎo)電性，氯離子移向Ⅰ室，氫離子通過(guò)a移向Ⅰ室，在Ⅰ室得到HCl，可避免有害氣體的產(chǎn)生，C正確；鈉離子移向Ⅲ室，c為陽(yáng)離子交換膜，a處氫氧根離子向左側(cè)移動(dòng)，所以a左側(cè)膜為陰離子交換膜，D錯(cuò)誤。13．(1)制備Na2S2O5也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(yáng)極的電極反應(yīng)式為______________________________。電解后，________________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水可得到Na2S2O5。(2)KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式：__________________________________________。②電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的離子主要為__________，其遷移方向是____________。答案(1)2H2O－4e－=O2↑＋4H＋a(2)①2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑②K＋由陽(yáng)極區(qū)到陰極區(qū)解析(1)根據(jù)裝置圖可知左側(cè)為陽(yáng)極，溶質(zhì)為H2SO4，實(shí)際放電的是水電離出的OH－，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。電解過(guò)程中，陽(yáng)離子(H＋)向右側(cè)移動(dòng)，則a室中SOeq\o\al(2－,3)＋H＋=HSOeq\o\al(－,3)，NaHSO3濃度增大。(2)①觀察電解裝置圖知，惰性電極a為陽(yáng)極，惰性電極b為陰極，在堿性條件下，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。14．氮氧化物(NOx)造成酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞等危害，不僅破壞自然生態(tài)環(huán)境，而且嚴(yán)重危害人類健康。采用合適的還原劑能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的高效脫硝。(1)用食鹽水作電解液電解煙氣脫氮的原理如圖所示，NO被陽(yáng)極產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)氧化為①NO被陽(yáng)極產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)氧化為NOeq\o\al(－,3)，反應(yīng)的離子方程式為______________________。②溶液的pH對(duì)NO去除率影響的原因是____________________________________。(2)采用電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。①直流電源的負(fù)極為______(填“A”或“B”)；該電解裝置應(yīng)選擇______(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。②若以處理NO2為模擬實(shí)驗(yàn)，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為_________________________________。(3)含鈰溶液可以處理大氣中的氮氧化物，并