2019版高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第6章 化學(xué)反應(yīng)與能量 微專題強(qiáng)化突破11“共隔膜”電解池在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用專題集訓(xùn) 新人教版.doc

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專題強(qiáng)化突破11“共隔膜”電解池在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 一、選擇題 1．用如圖所示裝置處理含NO的酸性工業(yè)廢水，某電極反應(yīng)式為2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，則下列說法錯誤的是(　　) A．電源正極為A，電解過程中有氣體放出 B．電解時H＋從質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)移動 C．電解過程中，右側(cè)電解液pH保持不變 D．電解池一側(cè)生成5.6 g N2，另一側(cè)溶液質(zhì)量減少18 g 解析：選C。A．根據(jù)電極反應(yīng)式可知，插入廢水中的Pt電極為陰極，B為直流電源的負(fù)極，則電源正極為A，電解過程中有氣體放出，A項正確；B．左側(cè)電極為陽極，水電離出來的氫氧根離子在陽極放電生成氫離子，氫離子從質(zhì)子交換膜左側(cè)向右側(cè)移動，B項正確；C．陽極電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，陰極電極反應(yīng)式為2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，轉(zhuǎn)移20 mol電子時，陽極生成20 mol氫離子，而陰極消耗24 mol氫離子，氫離子濃度減小，pH增大，C項錯誤；D．根據(jù)電極反應(yīng)式，陽極電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，陰極電極反應(yīng)式為2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O，電解池陰極生成5.6 g N2，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為5.6 g28 g/mol10＝2 mol；每有2 mol水電解轉(zhuǎn)移4 mol電子，則陽極被電解的水的質(zhì)量為1 mol18 g/mol＝18 g，D項正確。 2．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途，用鎳(Ni)、鐵作電極電解NaOH濃溶液制備高鐵酸鹽Na2FeO4的裝置如圖所示。下列說法合理的是(　　) A．鎳電極上的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．鐵是陽極，電極反應(yīng)為Fe－2e－＋OH－===Fe(OH)2↓ C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動 D．電解時陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，最終溶液pH不變 解析：選A。A．用鎳(Ni)、鐵作電極電解NaOH濃溶液制備高鐵酸鈉(Na2FeO4)，鐵失電子生成高鐵酸根，則鐵作陽極，鎳作陰極，溶液中的氫離子在陰極放電生成氫氣，則電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A項正確；B．根據(jù)上述分析，鐵是陽極，電極反應(yīng)為Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，B項錯誤；C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自左向右移動，C項錯誤；D．電解時陽極區(qū)的電極反應(yīng)為Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，pH降低，陰極區(qū)電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH升高，電池的總反應(yīng)為Fe＋2H2O＋2OH－===FeO＋3H2↑，最終溶液pH降低，D項錯誤。 3．電解硫酸鈉溶液聯(lián)合生產(chǎn)硫酸和燒堿溶液的裝置如圖所示，其中陰極和陽極均為惰性電極。測得同溫同壓下，氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2，以下說法正確的是(　　) A．a(chǎn)電極與電源的負(fù)極相連 B．產(chǎn)物丙為硫酸 C．離子交換膜d為陰離子交換膜 D．a(chǎn)電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 解析：選B。由氣體甲與氣體乙的體積比約為1∶2可知，甲為氧氣，a電極發(fā)生反應(yīng)：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，乙為氫氣，b電極發(fā)生反應(yīng)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。則a電極與電源的正極相連，產(chǎn)物丙為硫酸，產(chǎn)物丁為氫氧化鈉，c為陰離子交換膜，d為陽離子交換膜。 4．因存在濃度差而產(chǎn)生電動勢的電池稱為濃差電池。利用如圖所示裝置進(jìn)行實驗，開始先閉合K2，斷開Kl，一段時間后，再斷開K2，閉合Kl，形成濃差電池，電流計指針偏轉(zhuǎn)(Ag＋濃度越大，氧化性越強(qiáng))。下列說法不正確的是(　　) A．閉合K2、斷開Kl一段時間后，X電極質(zhì)量增加 B．閉合K2、斷開Kl一段時間后，右池c(AgNO3)增大 C．?dāng)嚅_K2，閉合K1，X電極發(fā)生氧化反應(yīng) D．?dāng)嚅_K2，閉合K1，NO從左池向右池移動 解析：選D。A．閉合K2，斷開K1后，X為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)生成銀，質(zhì)量增加，故A正確；B．閉合K2，斷開K1后，陽極金屬銀被氧化，陰極析出銀，NO向陽極移動，右池AgNO3濃度增大，左池AgNO3濃度減小，故B正確；C．?dāng)嚅_K2，閉合K1后，X為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故C正確；D．?dāng)嚅_K2，閉合K1后，形成濃差電池，電流計指針偏轉(zhuǎn)(Ag＋濃度越大氧化性越強(qiáng))，可知Y為正極，X為負(fù)極，NO從右池向左池移動，故D錯誤。 5．已知反應(yīng)：2CrO(黃)＋2H＋Cr2O(橙)＋H2O，設(shè)計圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．CrO生成Cr2O的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，不能通過電解方法獲得 B．電源左側(cè)是正極 C．右側(cè)電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ D．Na＋從右側(cè)通過Na＋交換膜進(jìn)入左側(cè) 解析：選D。A．已知反應(yīng)：2CrO(黃)＋2H＋Cr2O(橙)＋H2O，電解時陽極區(qū)水中氫氧根離子失電子，同時生成氫離子，氫離子濃度增大，化學(xué)平衡向右移動，CrO生成Cr2O，所以能通過電解方法獲得，錯誤；B．根據(jù)圖示可知左側(cè)H＋放電，左側(cè)是陰極，所以電源左側(cè)是負(fù)極，錯誤；C．右側(cè)是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，錯誤；D．陽離子向陰極移動，左側(cè)為陰極，所以Na＋從右側(cè)通過Na＋交換膜進(jìn)入左側(cè)，正確。 6．用二甲醚燃料電池做電源，用惰性電極電解飽和K2SO4溶液可制取H2SO4和KOH，實驗裝置如圖所示： 下列說法錯誤的是(　　) A．Y為KOH B．A口導(dǎo)出的物質(zhì)為H2SO4 C．二甲醚燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ D．若燃料電池通入CH3OCH3(g)的速率為0.1 mol/min，2 min時，理論上C口收集到氣體的體積為26.88 L 解析：選D。根據(jù)圖示可知D出口處的電極與燃料電池的負(fù)極連接，為陰極；A出口處的電極與燃料電池的正極連接，為陽極。電解K2SO4溶液，實質(zhì)是電解水，在陽極是OH－放電產(chǎn)生O2，附近的水溶液中c(H＋)增大；在陰極是H＋放電產(chǎn)生H2，附近的水溶液中c(OH－)增大，所以A口導(dǎo)出的物質(zhì)為H2SO4溶液，B是O2；C是H2，D是KOH溶液，Y為KOH；選項A、B正確；在二甲醚燃料電池的負(fù)極，二甲醚失去電子變?yōu)镃O2逸出，負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，選項C正確；根據(jù)負(fù)極的電極反應(yīng)式可知，每有1 mol CH3OCH3發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子12 mol，若燃料電池通入CH3OCH3(g)的速率為0.1 mol/min，2 min時，反應(yīng)的CH3OCH3的物質(zhì)的量是n(CH3OCH3)＝0.1 mol/min2 min＝0.2 mol，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.2 mol12＝2.4 mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，生成氫氣的物質(zhì)的量n(H2)＝2.4 mol2＝1.2 mol，其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是V(H2)＝1.2 mol22.4 L/mol＝26.88 L，但是由于沒有指明氣體所處的環(huán)境，因此不能確定氣體的體積大小，選項D錯誤。 二、非選擇題 7．H3PO2可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)： (1)寫出陽極的電極反應(yīng)式：_____________________________________。 (2)分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：________________________________________。 (3)早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有__________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是__________________________。 解析：(1)陽極為水電離出的OH－放電，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 (2)陽極室中H＋穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室中H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2。 (3)在陽極區(qū)H2PO或H3PO2可能失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，即生成物中會混有PO。 答案：(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)陽極室中H＋穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室中H2PO穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2 (3)PO　H2PO或H3PO2被氧化