内容正文:
第六章 化学反应与能量
微专题22 离子交换膜在电化学中的应用
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课时作业(二十二)
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章末综合测评(六)
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题 型
选择题
考查内容
利用离子交换膜将电池分为多极室,考查利用电解原理进行除杂(如海水淡化)、利用电解原理制备物质等,侧重考查原电池、电解池的组成及工作原理
通过电化学法利用离子交换膜除杂
(2022·天津第一中学模拟)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 向正极迁移,正极区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品
C.负极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,负极区溶液pH降低
D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成
[考题突破]
信息
指引
①采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜;
②中间室浓Na2SO4溶液→稀Na2SO4溶液,Na+和SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 可通过离子交换膜分别向负极区、正极区迁移
解题
关键
根据中间室内Na2SO4溶液浓度的变化及电极连接,确定Na+和SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 的移动方向,判断离子交换膜ab、cd的种类,再结合电解原理分析、判断
B 解析:电解池中阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,即SO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4)) 向正极区移动,Na+ 向负极区移动,正极区水放电生成氧气,H+留在正极区,该极得到H2SO4产品,溶液pH减小,负极区水放电生成氢气,OH-留在负极区,该极得到NaOH产品,溶液pH增大,A、C错误,B正确;该电解池相当于电解水,根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.25 mol的O2生成,D错误。
eq \a\vs4\al(练1) (2020·山东卷,10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
B 解析:CH3COO-转化为CO2的反应是氧化反应,为负极反应,CH3COO-中碳元素的平均化合价为0,负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-===2CO2↑+7H+,A正确;该过程中可以起到淡化海水的作用,则Na+移向正极(b极)、Cl-移向负极(a极),故隔膜1、2分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜,B错误;根据通过电路的电量相等,电路中转移1 mol电子,通过离子交换膜的Na+