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1、2022高考化學 難點剖析 專題49 多室電解池講解
一、高考題再現(xiàn)
1.(2016課標Ⅰ)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na+和可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。
下列敘述正確的是
A.通電后中間隔室的離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大
B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品
C.負極反應為2H2O ? 4e– = O2+4H+,負極區(qū)溶液pH降低
D.當電路中通過1mol電子的電量時,會有0.5mol的O2生成
【答案】B
二
2、、考點突破
1、根據(jù)產(chǎn)品和原料判斷離子移動方向
典例1(2019屆湖北省部分重點中學高三上學期起點考試)硼酸(H3BO3)為一元弱酸,已知H3BO3與足量NaOH溶液反應的離子方程式為:H3BO3+OH-=B(OH)4一,H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法正確的是
A. 當電路中通過1mol電子時,可得到lmolH3BO3
B. 將電源的正負極反接,工作原理不變
C. 陰極室的電極反應式為:2H2O-4e-=O2+4H+
D. B(OH)4一穿過陰膜進入陰極室,Na+穿過陽膜進入產(chǎn)品室
【答案】A
2、
3、根據(jù)陰陽極離子放電判斷產(chǎn)物
典例2(2018屆華中師范大學第一附屬中學高三5月押題考試)現(xiàn)有陽離子交換膜,陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽。利用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術原理,可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。下列說法中正確的是
A. 陰極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑ B. 從A口出來的是NaOH溶液
C. b是陽離子交換膜,允許Na+通過 D. Na2SO4溶液從G口加入
【答案】C
【解析】A、陰極是氫離子放電,陰極發(fā)生的反應為:H++2e﹣═H2↑,A錯誤;B、連接電源正極的是電解池的陽極,連接電源負極的是電解池的陰
4、極,A為陽極是氫氧根離子放電產(chǎn)生的氣體是氧氣,同時生成氫離子,則陽極附近生成硫酸,則從A口出來的是H2SO4溶液,B錯誤;C、在陰極室一側放置陽離子交換膜,只允許通過陽離子,故b是陽離子交換膜,允許Na+通過,C正確;D、NaOH在陰極附近生成,則Na2SO4溶液從F口加入,D錯誤。
3、準確判斷原料和產(chǎn)品
典例3(2018屆河北省唐山市高三第三次模擬考試)用電滲析法由NaH2PO2制備H3PO2的工作原理如圖所示,下列說法正確的是
A. 電源a極為負極,所連石墨電極上的反應為2H++2e-=H2↑
B. 氫氧化鈉溶液所在的極室中pH減小
C. H+由左向右穿過陽膜1,H2PO2
5、-由右向左穿過陰膜
D. 當導線中轉(zhuǎn)移0.4mole-時,兩石墨電極上產(chǎn)生氣體體積之和為標準狀況下4.48L
【答案】C
4、根據(jù)離子移動方向判斷陰陽極
典例4(2018屆遼寧省部分重點中學協(xié)作體高三模擬考試)目前海水液化可采用雙極膜電液析法、同時獲得副產(chǎn)品,其模擬工作原理如圖所示。其中雙極膜(BP)是陰、陽復合膜,在直流電的作用下,陰、陽膜復合層間的H2O解離成H+和OH-,作為H+和OH-離子源。M、N?為離子交換膜。下列說法正確的是( )
A. X?電極為電解池的陰極,該電極反應式為:?2H+-2e-=H2↑
B. 電子流向:?電源負極→X電極→Y?電極→電源正極
6、
C. 電路中每轉(zhuǎn)移1mol?電子,X、Y兩極共得到標準狀況下16.8L的氣體
D. M為陽離子交換膜,A室獲得副產(chǎn)品NaOH;?若去掉B室雙極膜,B室產(chǎn)物不變
【答案】C
5、廢水處理
典例5(2018屆湖北省武漢市高中畢業(yè)生四月調(diào)研測試)某鎳冶煉車間排放的漂洗廢水中含有一定濃度的Ni2+和Cl-,圖甲是雙膜三室電沉積法回收廢水中的Ni2+的示意圖,圖乙描述的是實驗中陰極液pH值與鎳回收率之間的關系。下列說法不正確的是( )
A. 交換膜a為陽離子交換膜
B. 陽極反應式為2H2O-4e-=O2+4H+
C. 陰極液 pH=1時,鎳的回收率低主要是有較多的H2生成
D
7、. 濃縮室得到1 L 0.5mol/L的鹽酸時,陰極回收得到11.8g鎳
【答案】D
6、根據(jù)離子交換膜的性質(zhì)判斷
典例6(2018屆超級全能生”高考全國卷26省3月聯(lián)考乙卷)利用“五室電滲析法”處理含硫酸鈉廢水的原理如圖所示,以石墨為電極材料,室與室之間用離子交換膜分開(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過),下列說法不正確的是
A. 陽極反應式為2H2O-4e-==O2↑+4H+,發(fā)生氧化反應
B. 通電片刻后,I、III、V室的pH依次減小、不變、增大
C. 當電路中通過1mol電子時,有1molSO42-從III室進入Ⅱ室
D. 總反應式為Na2SO4+4H2O2
8、NaOH+H2SO4+O2↑+2H2↑
【答案】C
【解析】A. 陽極上溶液中的水放電,發(fā)生氧化反應,電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+,故A正確;B. 通電片刻后,I中生成氫離子,溶液的pH減?。籌II中的陰陽離子分別向Ⅱ和Ⅳ移動,硫酸鈉的濃度減小,溶液仍呈中性,pH不變;V室中陰極上溶液中的水放電,發(fā)生還原反應,2H2O+2e- = H2↑+ 2OH―,溶液的pH增大,故B正確;C. 根據(jù)得失電子守恒和溶液的電荷守恒,當電路中通過1mol電子時,有0.5molSO42-從III室進入Ⅱ室,故C錯誤;D. 根據(jù)A和B的分析,該電解裝置的總反應式為
Na2SO4+4H2O2Na
9、OH+H2SO4+O2↑+2H2↑,故D正確。
7、根據(jù)產(chǎn)品生成室判斷
典例7(2018屆遼寧省凌源市高三2月抽考)四室式電滲析法制備鹽酸和NaOH的裝置如圖所示。a、b、c 為陰、陽離子交換膜。已知:陰離子交換膜只允許陰離子透過,陽離子交換膜只允許陽離子透過。下列敘述正確的是( )
A. b、c 分別依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜
B.通電后Ⅲ室中的Cl-透過c 遷移至陽極區(qū)
C. Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高
D. 電池總反應為4NaCl+6H2O4NaOH+4HCl+2H2↑+O2↑
【答案】D
8、合成新物質(zhì)
典例8(2018屆山東省臨沂市高三上學期期末全市統(tǒng)考)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業(yè)清洗劑,以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料,采用電滲析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如下圖所示(a、b為石墨電板,c、d、e為離子交換膜),下列說法正確的是
A. M為正極
B. c、e均為陽離子交換膜
C. b極電極反應式:2H2O-4e-=O2↑+4H+
D. 制備1mol(CH3)4NOH,a、b兩極共產(chǎn)生0.5mol氣體
【答案】B