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1、专题强化突破11 “共隔膜”电解池在工业生产中的应用 专题集训 一、选择题 1.用如图所示装置处理含NO：的酸性工业废水，某电极反应式为2N0r+12H + + 10o_=N2 t +6H20,则下列说法错误的是 () A厂宜流电源B 质子宇换膜 叫 /Pt / H 2 0 1 A.电源正极为 A,电解过程中有气体放出 B.电解时 K 从质子交换膜左侧向右侧移动 C. 电解过程中，右侧电解液pH 保持不变 D. 电解池一侧生成 5. 6 g N2,另一侧溶液质量减少18 g 解析：选 C。A.根据电极反应式可知，插入废水中的Pt电极为阴极， B 为直流电源的负 极，则电 源正极为 A,电解过程
2、中有气体放出，A 项正确； B.左侧电极为阳极，水电离出來 的氢氧根离子在阳极放电生成氢离子，氢离子从质子交换膜左侧向右侧移动，B 项正确； C.阳 极 电极反应式为 40H“-4e_=02 t +2也 0,阴极电极反应式为2N07 +12H+ +10e“=N2 t + 6H2O,转移 20 mol 电子时 , 阳极生成 20 mol氢离子，而阴极消耗24 mol氢离子,氢离子浓 度减小， pH 增大， C 项错误； D.根据电极反应式，阳极电极反应式为40H-4e“=02 t +2 出 0, 阴极 电极反应式为 2N0r + 12H + + 10e=N 2 t +6H2O,电解池阴极生成 5
3、. 6 g N2,转移电子的物质的量为 5. 6 g4-28 g/molX10 = 2 mol ；每有 2 mol水电解转移 4 mol 电子，则阳极被电 解的水的质量为 1 mol X 18 g/mol =18 g, D 项正确。 2.高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用钦(Ni)、铁作电极电解 NaOH 浓溶液制备高 铁酸盐 N 迤 FeO彳的装置如图所示。下列说法合理的是() - + 直流电源 - 隔膜 A.傑电极上的电极反应为2H20+2e _=H 2 t +20H“ B.铁是阳极，电极反应为Fe-2e“ + 0ir=Fe(0H)2l C. 若隔膜为阴离子交换膜，则01厂自右向左移动
4、NaOHg 浓溶液总 NaOH 浓溶液 D. 电解吋阳极区 pH 降低、阴极区 pH 升高，最终溶液 pH 不变 解析：选 A。A.用線（Ni）、铁作电极电解 NaOH 浓溶液制备高铁酸钠 （N/FeOJ ,铁失电 子生成高铁酸根，则铁作阳极，银作阴极，溶液中的氢离子在阴极放电生成氢气，则电极反应式 为 2H20+2e _=H 2 f +20H -, A 项正确 ; B.根据上述分析 , 铁是阳极，电极反应为 Fe + 80H_-6e _=Fe0r+4H20, B 项错误 ; C.若隔膜为阴离子交换膜 , 则 0H 一自左向右移动 , C 项错误； D.电 解时阳极区的电极反应为Fe + 80
5、H 6e=Fe0 + 4HQ pH 降低，阴极区电极反应为 2H2O+2e _=H 2 t +20FT, pH 升高，电池的总反应为Fe + 2H20 + 2OH _=FeO.r + 3H2 t ,最终溶液 pH 降 低，D 项错误。 3.电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其屮阴极和阳极均为惰性电 极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1 ： 2,以下说法正确的是（） A. a电极与电源的负极相连 B. 产物丙为硫酸 C. 离子交换膜 d 为阴离子交换膜 D. a 电极反应式： 2H20+2e _=H z t +20H - 解析：选 B。由气体甲与气体乙的体积比约为1
6、 ： 2 可知，甲为氧气， a电极发生反应： 2H,0-4e“=02 t +4H +,乙为氢气， b电极发生反应： 2H20+2e“=H 2 t +20H“o则 a电极与 电源的正极相 连，产物丙为硫酸，产物丁为氢氧化钠，c为阴离子交换膜， d 为阳离子交换膜。 4.因存在浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用如图所示装置进行实验，开始 先闭合 K?,断开 K】，一段时间后，再断开闭合Ki,形成浓差电池，电流计指针偏转（Ag 十 浓度越大，氧化性越强）。下列说法不正确的是（） K Y(Ag) A. 左、 1 mol ? L“ 1/ AgNCh溶液 断开 Ki 一段时间后， X 电极质量增加
7、 离子交换膜 （仅允许NO通 过） 1 mol ? L“ 1 AgNOj溶液 B. 断开 Ki - 段时间后，右池 c（AgNU）增大 C. 断开 K2, 闭合 Ki, X 电极发生氧化反应 D. 闭合 Ki，NO,从左池向右池移动 ? H H A. 闭合 b,断开 Ki 后，X 为阴极，发生还原反应生成银，质量增加，故A解析: 选 D。 正确； B.闭合 K2,断开KI后，阳极金属银被氧化，阴极析出银，NO向阳极移动，右池AgN（） 3 浓度增大，左池AgNO： 浓度减小，故 B 正确； C.断开闭合 Ki 后，X 为负极，发生氧化反应， 故 C正确； D.断开 K?,闭合&后，形成浓差电池
8、，电流计指针偏转（A/浓度越大氧化性越强）， 可知 Y 为正极， X 为负极， 70：从右池向左池移动，故D 错误。 5.已知反应： 2Cr0r （黄）+2 萨50厂（橙）+HO 设计图示装 置（均为惰性电极）电 解 Na2CrO,溶液制取 Na2Cr207,下列有关叙述正确的是（） 00厂生成 C“（T 的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得 B. 电源左侧是正极 C. 右侧电极的电极反应为2H20+2e _=H 2 t +20H - D. Nf 从右侧通过 Nf 交换膜进入左侧 解析：选 D。A.已知反应： 2Cr0t （黄）+2H+ 50厂（橙） +出 0,电解时阳极区水中氢 氧根
9、离子失电子，同时生成氢离子，氢离子浓度增大，化学平衡向右移动，30厂生成 Cr20r, 所以 能通过电解方法获得，错误；B.根据图示可知左侧屮放电，左侧是阴极，所以电源左侧是负极， 错误； C.右侧是阳极，发生氧化反应，电极反应为2H20-4e _=02 t +4H+,错 误；D.阳离子向阴极移 动，左侧为阴极，所以+从右侧通过交换膜进入左侧，正确。 6.用二甲瞇燃料电池做电源，用惰性电极电解饱和K2SO4 溶液可制取 FLSOi 和 KOH,实验 装置如图所示 : 下列说法错误的是（） A. Y 为 KOH B. A 口导出的物质为H2SO4 C. 二甲醸燃料电池的负极反应式为CHsOCHs
10、+3H.0-12e _=2C0 2 +12H+ A. NaOH = 稀 溶液 U Na2CrO4 j -稀溶液 Na?交换膜 电源 I Na2Cr2O7 尸 稀请灌 NaOH 浓 溶液6 D. 若燃料电池通入CH3OCH3（g）的速率为 0.1 mol/min, 2 min 时, 理论上 C 口收集到气 体 的体积为 26.88 L 解析：选 D。根据图示可知 D 出口处的电极与燃料电池的负极连接，为阴极；A 出口处的 电 极与燃料电池的正极连接，为阳极。电解K$Oi 溶液，实质是电解水，在阳极是0 茁放电产生附 近的水溶液中 0( 1广) 增大；在阴极是1 广放电产生儿，附近的水溶液中C(O
11、ID增大， 所以 A 口导 出的物质为圧 0；溶液， B 是 02： C 是山， D 是 KOH 溶液， Y 为 KOH；选项 A、B 正 确；在 二甲醯燃料电池的负极，二甲醯失去电子变为CO?逸出，负极的电极反应式为CHeCH：, + 3H20- 12e _=2C02+ 12H+,选项 C 正确；根据负极的电极反应式可知 , 每有 1 mol CH3OCH3 发生反应 , 转移 电子 12 mol,若燃料电池通入CHaOCHa(g)的速率为 0. 1 mol/min, 2 min 时, 反应的CHBOCHB的物质 的量是Z?(CH30CH3) =0. 1 mol/minX2 min=0. 2
12、 inol, 则转移电子的物质的量是 0. 2 mol X 12=2. 4 mol, 根据电子转移守恒可知，生成氢气的物质的量刀( 出)=2. 4 mol4-2 = 1.2 mol, 其在标准状况下的体积 是 K(H2)=1.2 molX22. 4 L/mol=26. 88 L, 但是 由于没有指明气体所处的环境，因此不能确定气体的 体积大小，选项 D 错误。 二、非选择题 7. HfO?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 ) ： 阳极室产品室原料室阴极室 (1) 写出阳极的电极反应式：_ o (2) 分析产品室可得到H3PO2的原
13、因：_ o (3) 早期采用“三室电渗析法”制备HfO?：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用 II3PO2 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_ 0 解析： ( 1)阳极为水电离出的OFT放电，电极反应式为2H20-4e=02 t +4H (2) 阳极室中 H+穿过阳膜进入产品室， 原料室中 HzPOf 穿过阴膜扩散至产品室， 二者反应 生 成H：SP02O (3) 在阳极区 H2POJ或 H3PO2可能失电子发生氧化反应，即生成物屮会混有POfo 答案： ( 1)211204=02 f +4 (2)阳极室中 1广穿过阳膜扩散至产品室， 原料室中氏 POJ穿过阴膜扩散至产品室， 二者反 应 生成 H3PO2 (3) PO：r H2PO或 H3PO2被氧化