高考中有关离子交换膜的电化学试题课件.ppt

《高考中有关离子交换膜的电化学试题课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考中有关离子交换膜的电化学试题课件.ppt（20页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于高考中有关离子交换膜的电化学试题第1页，此课件共20页哦1.防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。（如防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。（如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。2.用于物质的制备、分离、提纯等。用于物质的制备、分离、提纯等。一、交换膜的功能：一、交换膜的功能：使离子选择性定向迁移（目的是

2、平衡整个溶液的离子浓度或电荷）。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：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。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：二、交换膜在中学电化学中的作用：第2页，此课件共20页哦四、试题赏析：四、试题赏析：1.某同学按如某同学按如图图所示装置所示装置进进行行试验试验，A、B为为常常见见金属，它金属，它们们的硫酸的硫酸盐盐可溶于水。当可溶于水。当K闭闭合合时时，SO42-从右向左通从右向左通过过阴离子交阴离子交换换膜移向

3、膜移向A极下列分析正确的是极下列分析正确的是（）A溶液中溶液中c(A2)减小减小BB极的极的电电极反极反应应：B2e=B2CY电电极上有极上有H2产产生，生，发发生生还还原反原反应应D反反应应初期，初期，X电电极周极周围围出出现现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解白色胶状沉淀，不久沉淀溶解D 第3页，此课件共20页哦2 2（20142014全国大全国大纲纲版理版理综综化学卷，化学卷，T9T9）右）右图图是在航天用高是在航天用高压氢镍电压氢镍电池基池基础础上上发发展起来的一种金属展起来的一种金属氢氢化物化物镍电镍电池池(MH(MHNiNi电电池池)。下列有关。下列有关说说法不正确的是法不正确的是（）A放

4、电时正极反应为：放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB B电电池的池的电电解液可解液可为为KOHKOH溶液溶液C C充充电时负电时负极反极反应为应为：MHMHOHOHM MH H2 2O Oe eD DMHMH是一是一类储氢类储氢材料，其材料，其氢氢密度越大，密度越大，电电池池的能量密度越高的能量密度越高C第4页，此课件共20页哦镍氢电池中主要为镍氢电池中主要为KOH作电解液，充电时，阳极反应：作电解液，充电时，阳极反应：Ni(OH)2+OH=NiOOH+H2Oe，阴极反应：，阴极反应：M+H2Oe=MH+OH，总反应为，总反应为M+Ni(OH)2=MH+NiOOH；放电时，

5、正极：放电时，正极：NiOOHH2OeNi(OH)2OH，负极：，负极：MHOHMH2Oe，总反应为，总反应为MH+NiOOH=M+Ni(OH)2。以上各式中。以上各式中M为金属合金，为金属合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。为吸附了氢原子的储氢合金。A、放电时，正极：、放电时，正极：NiOOH+H2O+e=Ni(OH)2+OH，故，故A正确；正确；B、为了防止、为了防止MH被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为KOH作电解液，故作电解液，故B正正确；确；C、充电式，负极作阴极，阴极反应为、充电式，负极作阴极，阴极反应为M+H2O+e=

6、MH+OH，故，故C错误；错误；D、M为储氢合金，为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故量密度越高，故D正确。正确。解析：解析：第5页，此课件共20页哦3 3（20142014福建理福建理综综化学卷，化学卷，T11T11）某原）某原电电池装置如右池装置如右图图所示，所示，电电池池总总反反应为应为2Ag2AgClCl2 22AgCl2AgCl。下列。下列说说法正确的是（法正确的是（）A A正极反正极反应为应为AgClAgCle eAgAgClClB B放放电时电时，交，交换换膜右膜右侧侧溶

7、液中有大溶液中有大 量白量白色沉淀生成色沉淀生成C C若用若用NaClNaCl溶液代替溶液代替盐盐酸，酸，则电则电池池总总反反应应随之改随之改变变D D当当电电路中路中转转移移0.01 mol e0.01 mol e时时，交，交换换膜左膜左侧侧溶液中溶液中约约减少减少0.02 mol0.02 mol离子离子D第6页，此课件共20页哦正极反应为正极反应为Cl22e=2Cl，A项错误；放电时，交换膜右侧的电极为正项错误；放电时，交换膜右侧的电极为正极，交换膜左侧的电极为负极，负极放电产生的极，交换膜左侧的电极为负极，负极放电产生的Ag与电解质与电解质HCl中的中的Cl结合生成结合生成AgCl白色沉

8、淀。则负极电极反应式：白色沉淀。则负极电极反应式：2Ag2e2Cl=2AgCl，B项错误；负极放电产生的项错误；负极放电产生的Ag与电解质中的与电解质中的Cl结合，若用结合，若用NaCl代替盐酸不代替盐酸不会改变电池总反应，会改变电池总反应，C项错误；当电路中转移项错误；当电路中转移0.01mole时，交换膜左侧的电时，交换膜左侧的电极放电产生极放电产生0.01molAg，与电解质中的，与电解质中的0.01molCl结合生成结合生成AgCl沉淀，沉淀，同时约有同时约有0.01molH通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，则交换膜左侧溶液通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，则交换膜左侧溶液中约减少中约

9、减少0.02mol离子，离子，D项正确。项正确。解析：解析：第7页，此课件共20页哦4.(20134.(2013浙江高考浙江高考11)11)电电解装置如解装置如图图所示所示,电电解槽内装有解槽内装有KIKI及淀粉溶液及淀粉溶液,中中间间用用阴离子交阴离子交换换膜隔开。在一定的膜隔开。在一定的电压电压下通下通电电,发现发现左左侧侧溶液溶液变蓝变蓝色色,一段一段时间时间后后,蓝蓝色逐色逐渐渐变变浅。已知浅。已知:3I:3I2 2+6OH+6OH-=IO=IO3 3-+5I5I-+3H+3H2 2O O下列说法不正确的是下列说法不正确的是()A.A.右右侧发侧发生的生的电电极反极反应应式式:2H 2

10、H2 2O+2eO+2e-=H=H2 2+2OH+2OH-B.B.电电解解结结束束时时,右右侧侧溶液中含有溶液中含有IOIO3 3-C.电解槽内发生反应的总化学方程式电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H KI+3H2 2O KIOO KIO3 3+3H2D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电电解解槽内发生的总化学反应不变槽内发生的总化学反应不变D第8页，此课件共20页哦解析：解析：电解的电极反应为电解的电极反应为（左侧）阳极：左侧）阳极：2I2I 2e 2e =I=I2 2 3I 3I2 2+6OH+6OH =IO=IO3 3+5I+5I+3H+3H

11、2 2O O （右侧）（右侧）阴极：阴极：2H2H2 2O+2eO+2e =H=H2 2+2OH+2OH如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜：电极反应为：阳极电极反应为：阳极2I2I2e2e =I=I2 2 通过阳离子交换膜迁移至阴极通过阳离子交换膜迁移至阴极 阴极阴极2H2H2 2O+2eO+2e =H=H2 2+2OH+2OH阴离子交换膜阴离子交换膜向右侧移动向右侧移动左侧溶液变蓝色左侧溶液变蓝色一段时间后，蓝色变浅一段时间后，蓝色变浅放出氢气放出氢气多余多余K+保证两边溶液呈电中性保证两边溶液呈电中性第9页，此课件共20页哦5.（2012年重年重庆庆T2

12、9(3)人工人工肾脏肾脏可采用可采用间间接接电电化学方法除去代化学方法除去代谢产谢产物中的物中的尿素，原理如下尿素，原理如下图图。电源的负极为电源的负极为(填填“A”或或“B”)。阳极室中发生的反应依次为阳极室中发生的反应依次为、。电解结束后，阴极室溶液的电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将与电解前相比将；若两极共收集到气体；若两极共收集到气体13.44L(标准状况标准状况)，则除去，则除去的尿素为的尿素为g(忽略气体的溶解忽略气体的溶解)。BCO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl6Cl6e=3Cl2不变不变7.2第10页，此课件共20页哦(3)根据电解池中阴离子在阳极放电和

13、阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物H2和和Cl2可以判断出可以判断出A为为电源的正极，电源的正极，B为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为：为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为：6Cl6e=3Cl2，CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl；阴极反应为阴极反应为6H2O6e=6OH3H2(或或6H6e=3H2)阳极反应为阳极反应为6Cl6e=3Cl2，CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH、H的数目相等，

14、阳极室中反应产生的的数目相等，阳极室中反应产生的H通通过质子交换膜进入阴极室与过质子交换膜进入阴极室与OH恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；由上不变；由上述反应式可以看出，转移述反应式可以看出，转移6mole时，阴极产生时，阴极产生3molH2，阳极产生，阳极产生1molN2和和1molCO2，故电解，故电解收集到的收集到的13.44L气体中气体中V(N2)V(CO2)13.44L/52.688L，即，即n(N2)n(CO2)2.688L/22.4Lmol-1 0.12mol根据方程式根据方程式CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO

15、26HCl可知生成可知生成0.12molN2所消耗的所消耗的CO(NH2)2的的物质的量也为物质的量也为0.12mol，其质量为：其质量为：mCO(NH2)20.12mol60gmol17.2g。解析：解析：第11页，此课件共20页哦6.（节选节选自自2013年重年重庆庆T11(2)）化学在化学在环环境保境保护护中起着十分重要的作用，中起着十分重要的作用，催化反硝化法和催化反硝化法和电电化学降解法可用于治理水中化学降解法可用于治理水中硝酸硝酸盐盐的的污污染。染。电电化学降解化学降解NO3的原理如的原理如图图所示。所示。电源正极为电源正极为（填（填A或或B），），阴极反应式为阴极反应式为。若电解

16、过程中转移了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电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左左m右右)为为g。A2NO3+10e+6H2O=N2+12OH14.4第12页，此课件共20页哦根据题根据题11图可知，电解池右侧图可知，电解池右侧NO3转化成转化成N2，发生还原反应：，发生还原反应：2NO3+10e+6H2O=N2+12OH，其电极应为阴极；则左侧发生氧化反应：，其电极应为阴极；则左侧发生氧化反应：2H2O4e=O2+4H+，其电极作阳极，与其相连的，其电极作阳极，与其相连的A端为电源的正极；转移端为电源的正极；转移2mol电子时，左侧减少电子时，左侧减少0.2mol

17、N2，即，即5.6g，右侧产生，右侧产生0.5molO2，即，即16g，同时生成，同时生成2molH+，由于，由于H+可通过质子交换膜由左侧进入右侧，则右侧电解液质量实际可通过质子交换膜由左侧进入右侧，则右侧电解液质量实际减少：减少：5.6g2g=3.6g，左侧电解液质量实际减少：，左侧电解液质量实际减少：16g+2g=18g，则两侧质量差为，则两侧质量差为14.4g.解析：解析：第13页，此课件共20页哦（4 4）IVIV中，中，电电解解NONO制制备备NHNH4 4NONO3 3，其工作原理如上，其工作原理如上图图所示，所示，为为使使电电解解产产物全物全部部转转化化为为NHNH4 4NON

18、O3 3，需，需补补充物充物质质A A，A A是是_，说说明理由：明理由：_。7（节选自（节选自2014北京理综化学卷，北京理综化学卷，T26）NH3经一系列反应可以得到经一系列反应可以得到HNO3。NH3根据电子守恒，阳极得到的根据电子守恒，阳极得到的NONO3 3-的量大于阴极得到的的量大于阴极得到的NHNH4 4+的量，所以需充入的量，所以需充入NH3（或从阴阳极电极反应式说明也可）（或从阴阳极电极反应式说明也可）第14页，此课件共20页哦由电解示意图可知，两极的反应物均为由电解示意图可知，两极的反应物均为NONO，1molNO1molNO生成生成1molNH1molNH4 4+需要得到

19、需要得到5mo5mol l电子，电子，1molNO1molNO生成生成1molNO1molNO3 3-需要失去需要失去3mol3mol电子，故反应两极反应电子，故反应两极反应NONO的物质的量之比为的物质的量之比为3:53:5，所以生成的，所以生成的NHNH4 4+与与NONO3 3-的物质的量之比亦为的物质的量之比亦为3:53:5，所以，所以NONO3 3-的量大于的量大于NHNH4 4+，欲使，欲使物质全部转化成物质全部转化成NHNH4 4NONO3 3，则需加入能形成，则需加入能形成NHNH4 4+的物质，故需补充的物质，故需补充NHNH3 3。解析：解析：第15页，此课件共20页哦 8

20、.（节选自（节选自2014江苏单科化学卷，江苏单科化学卷，T20）硫化氢的转化是资源利用硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由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。硫化氢获得硫单质有多种方法。（1）将烧碱吸收）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图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：解过程中阳极区发生如下反应：S22e=S（n1）S+S2=Sn2写出电解时阴极的电极反应式：写出电解时阴极的电极反应式：。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电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化

21、得到硫单质，其离子方程式可写成。2H2O+2e-=H2+2OH-(或或2H+2e-=H2)Sn2-2-+2H+=(n-1)S+H2S第16页，此课件共20页哦电解时电解时,阴极发生阳离子的还原反应阴极发生阳离子的还原反应,放电的只能是放电的只能是H+,电极反应电极反应式是式是:2H2H2 2O+2eO+2e-=H=H2 2+2OH+2OH-(或或2H2H+2e+2e-=H=H2 2),),电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质和电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质和H2S,方程式为方程式为:S Sn n2-2-+2H2H+=(n-1)S+H=(n-1)S+H2 2SS解析：解析：第17页

22、，此课件共20页哦9（节选自（节选自2014新课标全国卷新课标全国卷）次磷酸）次磷酸(H3PO2)是一种精细是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：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，也可用电渗析法制备，“四室电渗析法四室电渗析法”工作原理如工作原理如图所示图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：下一页下一页第18页，此课件共20页哦写出阳极的电极反应式：写出阳极的电极反应式：_。分析产品室可得到分析产品室可得到H3PO2的原因是的原因是_。早期采用早期采用“三室电渗析法三室电渗析法”制备制备

23、H3PO2：将：将“四室电渗析法四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用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杂质，该杂质产生的原因是_。2H2H2 2O-4eO-4e-=O=O2 2+4H+4H+阳极室的阳极室的H H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H H2 2POPO3 3-穿过阴膜扩散穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成至产品室，二者反应生成POPO4 43-3-H H3 3POPO3 3或或H H2 2POPO2 2-被氧化。被氧化。上一页上一页第19页，此课件共20页哦感感谢谢大大家家观观看看第20页，此课件共20页哦