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专项训练2电解原理及应用
1.(2022·山东济南一模)在直流电源作用下,双极膜中间层中的H0
解离为H和OH,利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基
(·OH),处理含苯酚废水和含SO2的烟气的工作原理如图所示。下列
说法错误的是(C)
直流电源
含S02
C0,·OH
02膜6
·OH的烟气
膜a
含苯
OH.
废
.0H
H,O
A.电势:N电极>M电极
B.阴极电极反应式为02+2e+2H一2·OH
C.每处理9.4g苯酚,理论上有2.8 mol H+透过膜a
D.若·0H只与苯酚和S02反应,则参加反应的苯酚和S02物质的量之
比为1:14
解析:双极膜中间层中的H0解离为H和OH,M极上O2得电子与H反
应生成羟基自由基(·O),说明M极为阴极,连接电源的负极,M极上
产生的羟基自由基将苯酚氧化生成C02:N极为阳极,H20解离产生的OH
失电子产生羟基自由基,羟基自由基将S0,氧化为硫酸根离子。由上
述分析可知,M极为阴极,N极为阳极,故电势N电极>M电极,A正确;由
上述分析可知,M极(阴极)电极反应式为02+2e+2H一2·0H,B正确:
每1mol苯酚转化为C02,转移电子28mol,每处理9.4g苯酚(即0.1
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mol),理论上有2.8mol电子转移,则有2.8molH透过膜b,C错误;
由上述分析可知,1mol苯酚转化为C0_2需要转移电子为28mol,而1
mol SO_2反应转化为SO_4^需要转移电子为2mol,则转移电子数之比为
28∶2,则参加反应的苯酚和SO_2物质的量之比为1∶14,D正确。
2.(2022·湖北武汉模拟)科技工作者开发了一套以乙醇为原料制备
DE(⌒0^λ0~)的电解装置如图所示。下列说法正确的是(D)
A.催化电极的电势:b>a
B.阴极电极反应式为C_2HOH+Cl-2e-—C_2H;OCl+H'
c.电解后溶液的pH会减小(忽略溶液体积变化)
D.每产生1molH_2需要消耗3molC_2H_3OH
解析:b极氢离子生成氢气发生还原反应,为阴极,则催化电极的电势
b<a,A错误;阴极发生得到电子的还原反应,反应为2H+2e-—H_21,
B错误;由图可知,反应中生成2个氢离子,同时又消耗2个氢离子,故
pH不变,C错误;由图可知,每产生1molH_b,有1mol乙醇生成乙醛,
乙醛又与2mol乙醇生成水和DDE,故需要消耗3molC2H_OH,D正确。
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3.(2022·江苏四市高考调研)双极膜电渗析法固碳技术是将捕集的
C02转化为CC03而矿化封存,其工作原理如图所示。双极膜中间层中
的H0解离成H和OH,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说
法不正确的是(B)
阴离子
●
电极
双极膜
交换膜
双极膜
电极
H.O
碱室
酸室
HCO.
H
H
6
co;
OH
CaCl,
NaNO
弱碱
溶液
盐酸
NaNO,
C0,
A.两个双极膜中间层中的H+均向左侧迁移
c(HCO2)
B.若碱室中00增大,则有利于C02的矿化封存
C.电解一段时间后,酸室中盐酸的浓度增大
D.该技术中电解固碳总反应的离子方程式为2Ca2+2002+4H0电解
2CaC03↓+2H2↑+02↑+4H
解析:左侧双极膜中的H向左移动进入左侧硝酸钠溶液中发生反应2H
+2e一2↑,0H向右移动进入碱室与二氧化碳反应生成C0,C0通
过阴离子交换膜进入CaCl2溶液生成CaC03;CaCl2溶液中的C1通过阴
离子交换膜进入酸室,右侧双极膜中的H向左移动进入酸室,O向右
移动进入右侧硝酸钠溶液中发生反应40H-4e一2H0+02↑。由上述
分析可知,两个双极膜中间层中的H均向左侧迁移,故A正确;若碱室
c(HCOg)
中。0增大,HC0可能进入酸室,所以不利于00,的矿化封存,故B
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不正确:CCl2溶液中的C1通过阴离子交换膜进入酸室,右侧双极膜
中的向左移动进入酸室,所以电解一段时间后,酸室中盐酸的浓度
增大,故C正确;根据以上分析,该技术中电解固碳总反应的离子方程
式为2Ca2+2C02+4H20电解2CaC03↓+2H2↑+02↑+4,故D正确。
4.(2022·福建莆田二模)利用如图装置可持续生产两种消毒剂,其中
甲池生产过氧化氢。a、d均为包裹催化剂的惰性电极,b、c为共