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电化学中“离子交换膜”的应用——专题突破
例3、现有离子交换膜、石墨电极和如图所示 的电解槽,电解KI的淀粉溶液制取KOH,一 段时间后Ⅲ区附近变蓝色,下列叙述中错误
B 的是( )
A.KOH、H2均在Ⅰ区产生; B.图中A为阴离子交换膜; C.Ⅲ区的电极连接电源的正极; D.阴极反应式为2H+ + 2e-= H2↑。
例4、室温时,在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒 后,Fe3+立即被还原成Fe2+,组成的原电池装 置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子
B 下列说法错误的是( )
A. 甲中H+透过质子交换膜由左向右移动 B. 乙池中Fe棒应与甲池中的M极相连 C. M极电极反应式:
H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-=2CO2↑+N2↑+16H+ D. 若溶液中减少了0.OlmolCr2O72-,则电路中至少转移了 0.06 mol电子
例12、现在污水治理越来越引起人们的重视,通过膜电池
D.M为阳离子交换膜,A室获得副产品NaOH; 若去掉B室 双极膜,B室产物不变
例8、硼化钒(VB2)-空气电池是目前储电能力最 高的电池,电池示意图如下:该电池工作时的反应 为4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。下列说法正确的
D 是( )
A.电极a为电池负极 B.反应过程中溶液的pH升高 C.电池连续反应过程中,选择性透过膜采用阳离 子选择性膜 D.VB2极的电极反应式为:
C 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
例7、目前海水液化可采用双极膜电液析法、同时获得副产品,
其模拟工作原理如图所示。其中双极膜(BP)是阴、阳复合膜,
阳极 金属钛网
H+ Na+
NaOH浓溶液
阴极 碳钢网
阳
Cl—
OH—
阴
极
极
室 精制饱和
室
NaCl溶液
阳离子交换膜
离子交换膜的作用:
H2O(含少量NaOH)
a.防止氢气和氯气混合而引起爆炸; b.避免氯气和氢氧化钠反应 ,而影响氢氧化钠的纯度。
离子交换膜的类型:
根据透过的微粒,离子交换膜可以分为 多种,在高考试题中主要出现阳离子交换膜、 阴离子交换膜和质子交换膜三种。 1、阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴 离子和气体通过;
例2、利用反应6NO2+8NH3====7N2+12H2O构成电 池,既能实现有效消除氮氧化物的排放,减轻环境 污染,又能充分利用化学能,装置如图所示。下列
C 说法不正确的是( )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极; B.为使电池持续放电,离子交换膜选用阴离子交换膜; C.电极A反应式为2NH3-6e-====N2+6H+; D.当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时,转移电子为 0.8 mol。
2VB2+ 22OH−-22e−=V2O5+ 2B2O3+11H2O
例9、世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学
原理净化鱼池中水质的方法,其装置如图所示。下
B 列说法正确的是(
)
A.X为电源负极 B.若该装置在高温下进行,则净化效率将降低 C.若有1molNO3-被还原,则有6molH+通过质子膜迁 移至阴极区
可以除去废水中的乙ຫໍສະໝຸດ 钠和对氯苯酚(),其原C 理如右图所示,下列说法正确的是(
)
A.A极为电池的正极,发生氧化反应 B.电流从B极经导线、小灯泡流向A极 C.A极的电极反应式为:
D.若BOD为葡萄糖(C6H12O6),则1mol葡萄糖被完全 氧化时,理论上电极流出20 mol e-
例10、科学家用氮化镓(GaN)材料与铜作电极组装
如下图所示的人工光合系统,成功地实现了以CO2
C 和H2O合成CH4。下列说法不正确的是(
)
A.该过程是将太阳能转化为化学能和电能; B.GaN 表面发生氧化反应,有O2 产生; C.电解液中H+从质子交换膜右侧向左侧迁移; D.Cu表面电极反应式:CO2+8e-+8H+= CH4+2H2O。
2、阴离子交换膜只允许阴离子通过;
3、质子交换膜只允许质子(H+)通过。 可见离子交换膜的功能在于选择性地通
过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。
例题评讲:
例1、微生物电池是指在微生物的作用下将化学能 转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有
A 关微生物电池的说法错误的是( )
A.正极反应中有CO2生成; B.微生物促进了反应中电子的转移; C.质子通过交换膜从负极区移向正极区; D.电池总反应为C H O +6O ====6CO +6H O。
专题突破 ——电化学中“离子交换膜” 的应用
离子交换膜的功能:
1、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)。
2、离子交换膜在电化学中的作用:
(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。
氯碱工业: 离子交换膜法制烧碱
+ Cl2
H2 -
淡盐水
Cl2
例11、下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示),甲是 将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质形 成的化学电源;乙是利用装置甲模拟工业电解法来处理含 Cr2O72-废水,电解过程中溶液发生反应: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。当电池工作时,
C 和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )
A.该原电池的正极反应是Zn-2e-====Zn2+; B.电池工作一段时间后,甲池的c(Cl-)增大; C.一段时间后,乙池中溶液的红色逐渐褪去; D.石墨电极上发生氧化反应。
例5、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,其工作原理如图所示。下列说法中不
在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-,
作为H+和OH-离子源。M、N 为离子交换膜。下列说法正确的
C 是(
)
A.X 电极为电解池的阴极,该电极反应式为: 2H+-2e-=H2↑ B.电子流向: 电源负极→X电极→Y 电极→电源正极 C.电路中每转移1mol 电子,X、Y两极共得到标准状况下16.8L 的气体