高考中有关离子交换膜的电化学试题

有关离子交换膜的电化学试题1.隔离某些物质防止发生反应2.用于物质的制备3.物质分离、提纯等。一、交换膜的功能：使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)三、离子交换膜的类型：常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。二、交换膜在中学电化学中的作用：一、隔离某些物质防止发生反应例1：目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。则下列叙述中错误的是（）IIIIIIab+－A、NaOH、H2均在Ⅰ区产生B、图中a为阴离子交换膜C、使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应D、电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色B二、制备某些物质例2:加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)现以电解法制备碘酸钾,实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液,发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是（）A.电解过程中OH-从a极区通过离子交换膜c进入b极区B.随着电解进行,KOH溶液浓度会逐渐减小C.a电极反应式：I--6e-+6OH-=IO3-+3H2O，a极区的KI最终转变为KIO3D.当阳极有0.1molI-放电时，阴极生成6.72LH2C三、分离、提纯某些物质例3:工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是（）A．阴极材料可以是Fe,含氧酸根杂质不参与电极反应B．该电解槽的阳极反应式为：4OH――4e－=2H2O+O2↑C．通电后，该电解槽阴极附近溶液的pH会逐渐减小D．除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来C例4.利用惰性电极和下图装置对硫酸钠水溶液进行电解。a、b、c、d四处可得产品分别是、、、。阴离子交换膜阳离子交换膜Na2SO4(aq)bacd氢气氧气NaOH溶液硫酸溶液5．（新课标全国卷Ⅰ）次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：(4)H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：下一页①写出阳极的电极反应式：__________________。②分析产品室可得到H3PO2的原因是_____________。③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是______________。2H2O-4e-=O2↑+4H+阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO3-穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成PO43-H3PO3或H2PO2-被氧化。PO43-H3PO3或H2PO2-被氧化。2．某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。①图中a表示离子交换膜（填“阴”或“阳”）。A—E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示，E表示。②阳极的电极反应式为。1、现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极，请用氯碱工业中的膜技术原理，回答下列问题．（1)写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式___（2）请利用交换膜技术，根据上图框架，设计一个电解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置，标出进出物质的化学式：A；C；E；膜b为离子交换膜（填“阳”或“阴”）．四、试题赏析：1.某同学按如图所示装置进行试验，A、B为常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时，SO42-从右向左通过阴离子交换膜移向A极．下列分析正确的是（）A．溶液中c(A2＋)减小B．B极的电极反应：B－2e－=B2＋C．Y电极上有H2产生，发生还原反应D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解D2．（2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是（）A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－B．电池的电解液可为KOH溶液C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高C3．（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是（）A．正极反应为AgCl＋e－＝Ag＋Cl－B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D．当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子D4.(2013·浙江高考·11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列说法不正确的是()A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.电解结束时,右侧溶液中含有IO3-C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变D5.（2012年重庆T29(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图。①电源的负极为(填“A”或“B”)。②阳极室中发生的反应依次为、。③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将；若两极共收集到气体13.44L(标准状况)，则除去的尿素为g(忽略气体的溶解)。BCO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl6Cl－－6e－=3Cl2↑不变7.26.（节选自2013年重庆T11(2)）．化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3－的原理如图所示。①电源正极为（填A或B），阴极反应式为。②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为g。A2NO3－+10e－+6H2O=N2↑+12OH－14.4（4）IV中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理如上图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________。7．（节选自2014·北京理综化学卷，T26）NH3经一系列反应可以得到HNO3。NH3根据电子守恒，阳极得到的NO3-的量大于阴极得到的NH4+的量，所以需充入NH3（或从阴阳极电极反应式说明也可）8.（节选自2014·江苏单科化学卷，T20）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图-1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－－2e－=S（n—1）S+S2－=Sn2－①写出电解时阴极的电极反应式：。②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成。2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)Sn2-+2H+=(n-1)S+H2S↑