第一部分 专题11 题型专攻2 电化学离子交换膜的分析与应用-（配套课件）2023老高考化学【步步高】大二轮专题复习与增分策略（陕新蒙赣青甘豫宁贵桂川藏）

专题11 题型专攻2　电化学离子交换膜 的分析与应用 高考必备 真题演练 角度一　“单膜”电解池 1.(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计 了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天 然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如右 所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨 烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发 生反应为： ①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋ ②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋ 该装置工作时，下列叙述错误的是 A.阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－=== CO＋H2O B.协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋ H2O＋S C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋， 溶液需为酸性 √ 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误； 由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确； 将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确； Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。 2.[2018·全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3 也可采用“电解法”制备，装置如 图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式： __________________________。 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ 电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为______，其迁移方向是________________。 K＋ 由电极a到电极b 电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－=== ＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。 √ 根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－=== ，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，K＋从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误； Ⅰ区的 通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确； MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋ 4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确； 电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋ === ＋Mn2＋＋2H2O，D正确。 角度三　“多膜”电解池 4.[2014·全国卷Ⅰ，27(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)： ①写出阳极的电极反应式：________ __________________。 2H2O－ 4e－===O2↑＋4H＋ 阳极发生氧化反应，水中的OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 ②分析产品室可得到H3PO2的原因：_______________________________ ___________________________________________________________。 阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品 室，原料室的 穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2 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_____________________。 1.(2021·重庆1月适应性测试，10)双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2O解离成H＋和OH－，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。 下列说法正确的是 A.出口2的产物为HBr溶液 B.出口5的产物为硫酸溶液 C.Br－可从盐室最终进入阳极液中 D.阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 考向预测 √ 电解时，双极膜中的氢氧根离子向阳极移动，进入交换室1，盐室中的Na＋向阴极移动，进入交换 室1，则出口2的产物为NaOH 溶液，A错误； 钠离子不能通过双极膜，故出 口5不是硫酸，B错误； Br－通过阴离子交换膜进入交换室2，但是不能通过双极膜，所以Br－不会从盐室最终进入阳极液中，C错误； 电解池阴极处，发生还原反应