福建省莆田市仙游县高二化学 校本作业6 离子交换膜在电化学中的应用.doc

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校本作业6 离子交换膜在电化学中的应用 一．隔离某些物质防止发生反应 1．目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。则下列叙述中错误的是（ ） A、NaOH、H2均在Ⅰ区产生 B、 图中a为阴离子交换膜 C、使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应 D、电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色 2．下图常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH3OH＋3O2 2CO2＋4H2O。 则该装置中 （填a或b）为电池的负极，其电极反应为 。 a、CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ 二．制备某些物质 3．加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)，现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是（ ） A．电解过程中OH-从a极区通过离子交换膜c进入b极区 B．随着电解进行，KOH溶液浓度会逐渐减小 C．a电极反应式：I- -6e-+6OH- = IO3-+3H2O，a极区的KI最终转变为KIO3 D．当阳极有0.1mol I-放电时，阴极生成6.72LH2 三．分离、提纯某些物质 4．工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是（ ） A．阴极材料可以是Fe，含氧酸根杂质不参与电极反应 B．该电解槽的阳极反应式为：4OH―― 4e－= 2H2O+O2↑ C．通电后，该电解槽阴极附近溶液的pH会逐渐减小 D．除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来 练习： 1.空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池（RFC），RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充放电池。下图为RFC工作原理示意图，有关说法正确的是（ ） A. 当有0.1mol电子转移时，a极产生1.12L O2（标准状况下） B. b极上发生的电极反应是：4H2O + 4e- = 2H2↑+ 4OH- C. d极上发生的电极反应是：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O D. c极上进行还原反应，B中的H+可以通过隔膜进入A 2．某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。 ①图中a表示 离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 A—E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示 ，E表示 。 ②阳极的电极反应式为 。 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，其中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极与电源的负极相连 B．产物丙为硫酸溶液 C．离子交换膜d为阴离子交换膜 D．a电极反应式：2H2O＋2e－=== H2↑＋2OH－ 解析：选B。以惰性电极电解硫酸钠溶液实质上是电解水，气体甲为氧气，气体乙为氢气，a为阳极，与电源的正极相连，A项错误；a电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产物丙为硫酸溶液，B项正确，D项错误；b电极反应式为2H2O＋2e－=== H2↑＋2OH－，离子交换膜d为阳离子交换膜，溶液中的钠离子向右边区域移动，得到产品氢氧化钠，C项错误。 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___________________________________。 ②分析产品室可得到H3PO2的原因 ___________________________________。 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 。