有关离子交换膜的电化学试题解题策略

离子交换膜在高考电化学试题中的常见考点归纳 高三化学备课组 耿磊

一、 氯碱工业原理

【类题训练1】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 。

答案：D:精制NaCl F：氯气 E：稀NaCl X：阳离子交换膜 A：H2O（含少量NaOH）

C：H2 B：NaOH

延伸：如下图所示，在没有离子交换膜的情况下，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，可以制取环保型消毒液，请写出电池总反应式。

【类题训练2】

（1）写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式__

（2）某同学根据氯碱工业中的膜技术原理，设计出了一个电解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置，标出进出物质的化学式：

2H2O=2H2+O2

NaCl+H2O=NaClO+H2

A___O2________；B____H2_______；C___NaOH________；D_____H2O（含少量NaOH）______；

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E_____Na2SO4______；F_____H2O（H2SO4）______；G__H2SO4_________。膜b为___阳离子________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。

此装置中的电解总方程式为： _2Na2SO4+6H2O=2H2+O2+2H2SO4+4NaOH

【类题训练3 (2016全国新课标I)】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SO2可通过4

下列说法不正确的是 D

A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e=H2↑+2OH B.电解结束时,右侧溶液中含有IC.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2O

KIO3+3H2↑

--

离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。B

D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变

【类题训练4】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C

下列叙述正确的是

?A.通电后中间隔室的SO2离子向正极区迁移，正极区溶液pH增大 4B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C.负极区反应为2H2O–4e=O2+4H+，负极区溶液pH降低

–

A．图中离子交换膜为阳离子交换膜

B．随着电解进行，阴极区KOH溶液浓度会逐渐减小

――――

C．a电极反应式：I—6e+6OH= IO3+3H2O

―

D．当阳极有0.1mol I放电时，阴极生成6.72LH2

D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成

二、高考题中的离子交换膜类电化学装置 1、物质的制备 （1）选择型

(2013·浙江高考·11)通过如下电解装置制备KIO3,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH=I

-

（2）原理简述型

（节选自2014·新课标全国卷Ⅰ）H3PO2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)：

+5I+3H2O

-

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2、分离、提纯物质

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C

分析产品室可得到H3PO2的原因是______阳极室的H+穿过阳膜进入产品室，原料中的H2PO2-穿过阴膜进入产品室，二者反应得到_________________________

【类题训练5】用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸和

X。电解原理示意图如下

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

3、离子迁移型系列定量计算

（1）有实验小组想以如右图所示装置将SO2转化为某种重要的化工原料,当有0.25mol SO2被吸收时，通过质子（H+）交换膜的H+的物质的量为 0.5mol

问题：X物质是什么？简述获得该物质的原理（用必要的方程式和文字加以解释） Na2SO3

【类题训练6】电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示(图中“HA”

表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)。

－

（2）（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2

简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：_阳极氢氧根放电，氢离子浓度增大，从_阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，阴极区氢离子放电，浓度下降，A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，二者反应得到______________________________________

下列说法正确的是D A．正极反应为AgCl＋e

－

2AgCl。

Ag＋Cl

－

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

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C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变

D．当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子

－

【类题训练7】含有乙酸钠和对氯苯酚（

去，其原理如图所示。

）的酸性废水；可利用微生物电池法除

图2

②阳极室中发生的反应依次为________、________。

③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将________ －－

6Cl－6e===3Cl2↑ CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl 不变

【类题训练9 2013重庆卷】

化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3的原理如图所示。

①电源正极为 （填A或B），阴极反应式为

②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为 g A B 直流电源 质子交换膜 －

酸性条件下，A和B极的电极反应式分别为 、

设电极两边溶液分别为1L，反应一段时间后，B极区溶液的pH从4变到1，此过程中处理的乙酸钠的质量为 2.05 g。

CH3COO-8e+2H2O=2CO2+7H

--+

Pt 电极 H2O Ag-Pt 电极 NO3— N2 【类题训练8】（2012重庆卷）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理

如图2所示。

2NO3+6H2O+10e＝N2+12OH 14.4

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【类题训练10】

（浙江卷，10）以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下，下列说法不正确的是D

A．在阴极式，发生的电极反应为： 2H2O＋2e

－

2OH＋H2↑

―

B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区H浓度增大， 使平衡2CrO42-＋2H

＋

＋

Cr2O72-＋H2O

向右移动

C．该制备过程总反应的化学方程式为： 4K2CrO4＋4H2O

2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑

D．测定阳极液中K和Cr的含量，若K与Cr的物质的量之比为d，则此时铬酸钾的转化率为α＝1-d/2

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