突破电化学中带隔膜装置的难关复习

二轮复习课堂之－－－“突破”电化学中有隔膜装置的难关徐丹江西师大附中考查内容分值2016年新课标1电渗析法处理Na2SO4废水6分浙江金属－空气电池6分天津电解法制Na2FeO45分高考考情分析2015年新课标1微生物电池6分天津锌铜原电池6分北京海水中提CO2电化学装置4分山东锂离子电池5分上海氯碱工业5分2014年大纲版氢镍电池6分新课标1电渗析法制H3PO26分福建Ag-Cl2电池6分江苏电解Na2S溶液5分重庆电化学储氢6分学情调查调查小结1、膜的类型的判断3、过膜离子的判断4、膜两边溶液的相关计算(离子迁移量、溶液质量变化、PH变化)2、膜的作用(2016-新课标I卷-11)三室式电渗析法处理含Na2SO4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+和SO42—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。真题再现Na+SO42-？阳膜阴膜膜的类型的判断：离子的定向移动规律膜的作用：Na+为什么会向阴极移动？SO42-会向阳极移动？阴极：4H2O+4e—=2H2↑+2OH-根据电荷守恒，阳离子要进入负极区阳极：2H2O-4e—=O2↑+4H+根据电荷守恒，阴离子要进入正极区允许特定微粒通过，使溶液电荷平衡(2016-新课标I卷-11)三室式电渗析法处理含Na2SO4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+和SO42—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SO42—离子向正极迁移，正极区溶液PH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极反应为2H2O-4e—=O2↑+4H+，负极区溶液PH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有的0.5molO2生成B稀硫酸阳极室产品室原料室阴极室稀溶液H3PO2NaH2PO2浓溶液NaOH稀溶液石墨__膜__膜__膜石墨（2014·全国理综I节选，T27）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。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）：问题：产品室要得到H3PO2的则三种膜分别是什么膜？阳阴阳2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑阳极：阴极：4H2O+4e-＝4OH-＋H2↑H+H2PO2-Na+膜的类型的判断：离子的浓度的变化稀硫酸阳极室产品室原料室阴极室稀溶液H3PO2NaH2PO2浓溶液NaOH稀溶液石墨阳膜阴膜阳膜石墨（2014·全国理综I节选，T27）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。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）：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。③H3PO4或PO43-。由于H3PO2具有还原性，电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。稀硫酸阳极室产品室原料室阴极室稀溶液H3PO2NaH2PO2浓溶液NaOH稀溶液石墨阳膜阴膜阳膜石墨（2014·全国理综I节选，T27）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。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）：问题：若阴极室的NaOH溶液用NaH2PO2稀溶液代替，并撤去阴极室与原料室之间的阳膜，从而合并了阴极室与原料室。分析后续的反应？（已知H3PO2是一元中强酸）阳极的电极反应：2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑阴极的电极反应：4H2O+4e-＝4OH-＋H2↑H+OH-稀硫酸阳极室产品室原料室阴极室稀溶液H3PO2NaH2PO2浓溶液NaOH稀溶液石墨阳膜阴膜阳膜石墨（2014·全国理综I节选，T27）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。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）：阳极室：阴极室：H2O放电生成OH-和H2膜的作用：防止产生杂质，提高产物纯度H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。常见膜的分析归纳总结过膜离子明确两极膜类型两极反应离子移动题目意图特殊要求离子浓度归纳总结膜的常见作用允许特定微粒通过，使溶液电荷平衡防止产生杂质，提高产物纯度阻止副反应发生，避免安全隐患归纳总结常见膜的类型阴离子交换膜质子交换膜选择性透过膜阳离子交换膜隔膜离子交换膜（2016浙江）金属(M)–空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是（）阴离子交换膜多孔电极电解质电解质负载O2O2O2金属(M)空气阴离子交换膜多孔电极电解质电解质负载O2O2O2金属(M)空气空气A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B．比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在Mg–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜C释放1mole-消耗Mg,Al,Zn质量分别12g,9g,32.5g正极：O2+2H2O+4e–=4OH–考查了膜的作用，关注所用膜的类型锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是()A．充电时电极a连接电源的负极B．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大D．充电时，每转移2mole-，理论上有1molZn2+通过离子交换膜从左向右扩散放电的总反应：Zn+Br2=ZnBr2放电b极：Zn－2e-＝Zn2＋b负极充电时：b接电源的负极X+－Zn2＋√放电时作原电池a极：Br2+2e-＝2Br－即左侧电极上生成了Br－原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，其在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是()D．充电时，每转移2mole-，理论上有1molZn2+通过离子交换膜从左向右扩散+－充电时：电解池中阳离子向阴极移动所以有1molZn2+从左向右扩散Zn2＋＋2e－=Znb极为阴极2mol1mol考查了膜的作用和过膜离子的量工业上也可设计图示装置，用锂离子电池（LixC为难电离锂碳化合物）为电源，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，当电解过程中转移了0.5mol电子时:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2充电放电(1)理论上右侧溶液的质量减少g；(2)理论上两侧溶液的质量差g；(3)理论上两侧溶液的质量的变化差g。工业上也可设计图示装置，用锂离子电池（LixC为难电离锂碳化合物）为电源，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，当电解过程中转移了0.5mol电子时:LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2充电放电4CrO42-+4H+=2Cr2O72-+2H2O右侧生成H+B极为阳极阳极：2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑左侧阴极:4H2O+4e-＝4OH-＋2H2↑中间为Na+交换膜+－Na+工业上也可设计图示装置，用锂离子电池（LixC为难电离锂碳化合物）为电源，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，当电解过程中转移了0.5mol电子时:(1)理论上右侧溶液的质量减少g4CrO42-+4H+=2Cr2O72-+2H2O阳极：2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑m右侧减少=mO2+mNa+==15.5g～阴极:4H2O+4e-＝4OH-＋2H2↑在阴极4e-4OH-根据电荷守恒，则有Na+会从右侧向左侧移动4e-～4OH-～Na+0.5mol0.5mol即：0.5mol0.125mol0.125molX32g/mol+23g/molx0.5molNa++－工业上也可设计图示装置，用锂离子电池LixC为难电离锂碳化合物）为电源，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，当电解过程中转移了0.5mol电子时:(2)理论上两侧溶液的质量差g（假设原来两侧溶液质量相同为mg）左侧阴极：4H2O+4e-＝4OH-＋2H2↑m左侧变化=0.5molx23g/mol-0.25molx2g/mol=11g=m+11g–(m-15.5g)=26.5g(3)理论上两侧溶液的质量的变化差g△m=15.5g–11g=4.5g=mNa+–mH2Na+△m=即：左侧增重了11gm左侧–m右侧+－应用电荷守恒，确定离子迁移的量0.5mol0.25mol