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课时分层作业(九)
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C B D BC A AB
7．(1)H2　右　(2)①Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　②0.01 mol
8．(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　(2)NaOH溶液　Na2CO3溶液　(3)①H2　2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O　②b%＞a%　③1.93×105 C
1．C　[Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极→负载→正极，D正确。]
2．B
3．D　[若制得1 mol [Fe(OH)SO4]3，则有3 mol OH－进入到硫酸铁室中，理论上转移的电子为3 mol，故D错误。]
4．BC　[由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为纯铜，电极b是阳极，为粗铜，A项正确；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol纯铜，其质量为32 g，D项正确。]
5．A　[根据题意，图中左侧是电解池的阳极，阴离子向左侧迁移，相反阳离子向右侧迁移，则a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，A项错误；阴极区电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项正确；X为淡盐水，Y为浓盐水，C项正确；根据电解原理可知，该方法可得到副产品NaOH，D项正确。]
6．AB　[由图可知，甲室电极与电源正极相连，为阳极室，Cl－放电能力大于OH－，所以阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故A正确；由图可知，戊室电极与电源负极相连，为阴极室，开始电解时，阴极上水得电子生成氢气同时生成OH－，生成的OH－和反应生成与Ca2+反应生成CaCO3沉淀，OH－和Mg2+反应生成Mg(OH)2，CaCO3和Mg(OH)2是水垢的成分，故B正确；阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过，电解时丙室中阴离子移向乙室，阳离子移向丁室，所以丙室中物质主要是水，则淡水的出口为b，故C错误；根据B项的分析，戊室收集到的是H2，当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时，则电路中转移2 mol电子，通过甲室阳膜的离子为阳离子，既有＋1价的离子，又有＋2价的离子，所以物质的量不是2 mol，故D错误。]
7．(1)根据图中电子流向可知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。(2)①依据题干信息，阳极上Cl－被氧化为ClO2，根据得失电子守恒和电荷守恒可写出电极反应。②电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个Na＋通过阳离子交换膜，因此当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为0.01 mol。课时分层作业(九)　“有膜”电解池题型的解题方法
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．我国科学家开发出了一种Zn－NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．电极电势：Zn/ZnO电极B．Zn/ZnO电极的反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极
2．利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．电极B连接电源正极
B．A极区电解液为LiCl溶液
C．阳极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜
3．双极膜(BP)是一种能将水分子解离成H＋和OH－的特殊离子交换膜。应用双极膜制取聚合硫酸铁净水剂[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m(PFS)的电化学装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．M为阴离子交换膜，乙为OH－
B．电极a的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．电流密度过大，会使PFS产品含量降低
D．若制得1 mol [Fe(OH)SO4]3，理论上转移的电子为2 mol
二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
4．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．电极a为纯铜，电极b为粗铜
B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g纯铜
5．电渗析法是海水淡化的方法之一，具有选择性离子交换膜交错排列构成的多层式电渗析槽，其工作原理如图所示(a、b为不同离子交换膜)。下列有关说法错误的是(　　)
A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
B．阴极区电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．X为淡盐水，Y为浓盐水
D．该方法可得到副产品NaOH
6．某地海水中主要离子的质量浓度如下表，现利用“电渗析法”对海水进行淡化，技术原理如图所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。下列有关说法正确的是(　　)
离子
质量浓度/ (mg·L-1) 9 360 83 200 1 100 16 000 1 200 118
A．甲室的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．淡化过程中易在戊室形成水垢
C．乙室和丁室中部分离子的浓度增大，淡水的出口为 c
D．当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时，通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为2 mol
三、非选择题
7．(1)某学习小组将“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理(图示中的电极均为石墨)。图中，电解一段时间后，气球b中的气体是____________(填化学式)，U形管________(填“左”或“右”)边的溶液变红。
(2)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
①阳极产生ClO2的电极反应为_________________________________________
____________________________________________________________________。
②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为________。
8．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理示意图：
(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：________________________。
(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。　
(3)氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
①图中Y是________(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式为____
____________________________________________________________________。
②比较图示中氢氧化钠的质量分数a%与b%的大小：____________________。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时，则装置B可向装置A提供的电量约为__________(一个e－的电量为1.60×10-19 C；计算结果精确到0.01)。(共46张PPT)
第3课时　“有膜”电解池题型的解题方法(能力课)
第1章　化学反应与能量转化
第3节　电能转化为化学能——电解
1．掌握有隔膜电解池的工作原理，知道隔膜在电解池中的应用。
2．形成“有膜” 电解池的解题思路，增强发现问题解决问题的能力。
学习任务
旧知
回顾
1．电解精炼或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极──阳极；电极质量增加的电极必为阴极。
2．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度不变。电解精炼铜时由于阳极发生多个反应，阴极增加的质量不等于阳极减少的质量，溶液中c(Cu2+)减小。
3．电解的计算，以电路中通过4 mol e－为桥梁构建关系式：4e－～　　　　　　　～　　　　　　　　　 (式中
M为金属，n为其离子的化合价数值)。
1．交换膜的功能及工作原理
(1)功能：使离子选择性定向移动，目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷。
探究要点　典例导航
(2)工作原理(以阳离子交换膜为例)：交换膜上有很多微孔，“孔道”上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过“孔道”，由浓度大的区域向浓度小的区域移动。阴离子移动到“孔道”处，受到“孔道”带负电荷基团的排斥而不能进入“孔道”中，因而不能通过交换膜。这就是“选择性”透过的原因。其构造与工作示意图如图所示：阴离子交换膜的构造和工作原理与此相同，只不过是“孔道”中带正电荷基团而已。
2．离子交换膜的作用及意义
(1)隔离某些物质，防止发生反应，常用于物质制备。
(2)限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。
(3)双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。
3．有膜电解池试题的解题思路
(1)确定电解池的阴、阳极：根据外接电源的正负极、电子流向、电极现象等确定电解池的阴、阳极。
(2)根据交换膜的类型确定移动的离子及移动方向：
①阳离子交换膜：只有阳离子由阳极移向阴极；
②阴离子交换膜：只有阴离子由阴极移向阳极；
③质子交换膜：只有氢离子由阳极移向阴极。
(3)根据移动的离子书写判断电极反应式，判断溶液离子浓度、质量、pH的变化，判断电极产物等。　
A．电池工作时，甲池、乙池用导线连接的顺序为a连c，b连d
B．电池工作一段时间后甲池中pH减小
C．乙池工作时，质子将从B电极室移向A电极室
D．若B电极上转化1.5 mol CO2，则甲池中溶解4 mol Al　
√
题后反思
“串联”类电池的解题流程
1．(双选)以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图所示，此装置工作时，下列有关说法不正确的是(　　)
A．乙池电极接电源负极，气体X为H2
B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液
Y的小
D．甲池电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
√
√
2．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．P极、Q极分别为阴极、阳极
B．A膜、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜
C．a极上的反应为CH4－4e－＋4O2-===CO2＋2H2O
D．理论上，a极消耗2.24 L甲烷，P极产生0.4 mol Cl2　
√
√
知能反馈　随堂评估
√
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题号
1
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题号
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题号
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题号
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题号
4
1
4．重铬酸钾又名红矾钾，是化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾(K2CrO4)为原料，采用电化学法制备重铬酸钾(K2Cr2O7)。制备装置如图所示(阳离子交换膜只允许阳离子透过)：
2
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题号
1
2
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题号
1
阳极产生无色气体，溶液由黄色
逐渐变为橙色
4OH－－4e－===O2↑＋2H2O(或2H2O－4e－
===O2↑＋4H＋)
2∶1
0.1 mol
[解析]　(2)直接设K2CrO4和K2Cr2O7物质的量分别为x、y，则钾原子的物质的量为2x＋2y，铬原子物质的量为x＋2y，依据两原子个数比为3∶2，可求出两物质的物质的量之比为2∶1；根据铬酸钾的质量可求出铬原子总物质的量为0.2 mol，t min后两物质的物质的量之比为2∶1，则铬酸钾为0.1 mol，重铬酸钾为0.05 mol，根据离子方程式可知，生成0.05 mol的重铬酸钾的反应中转移电子为0.05×2 mol＝0.1 mol。
2
4
3
题号
1
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．我国科学家开发出了一种Zn－NO电
池系统，该电池具有同时合成氨和对外
供电的功能，其工作原理如图所示，
下列说法错误的是(　　)
课时分层作业(九)　“有膜”电解池题型的解题方法
题号
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6
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7
A．电极电势：Zn/ZnO电极B．Zn/ZnO电极的反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS2电极
题号
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7
C　[Zn/ZnO电极为负极，MoS2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H＋源于双极膜解离出的H＋，且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负极→负载→正极，D正确。]
√
2．利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．电极B连接电源正极
B．A极区电解液为LiCl溶液
C．阳极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离
子交换膜
题号
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√
B　[由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于电极B生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液，A项错误，B项正确；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。]
题号
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3．双极膜(BP)是一种能将水分子解离成H＋和OH－的特殊离子交换膜。应用双极膜制取聚合硫酸铁净水剂[Fe2(OH)n(SO4)3－n/2]m(PFS)的电化学装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．M为阴离子交换膜，乙为OH－
B．电极a的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑
C．电流密度过大，会使PFS产品含量降低
D．若制得1 mol [Fe(OH)SO4]3，理论上转移
的电子为2 mol
题号
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D　[若制得1 mol [Fe(OH)SO4]3，则有3 mol OH－进入到硫酸铁室中，理论上转移的电子为3 mol，故D错误。]
二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题目要求)
4．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述不正确的是(　　)
题号
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A．电极a为纯铜，电极b为粗铜
B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g纯铜
题号
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BC　[由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为纯铜，电极b是阳极，为粗铜，A项正确；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 mol电子时，可生成
0.5 mol纯铜，其质量为32 g，D项正确。]
√
√
5．电渗析法是海水淡化的方法之一，具有选择性离子交换膜交错排列构成的多层式电渗析槽，其工作原理如图所示(a、b为不同离子交换膜)。下列有关说法错误的是(　　)
A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
B．阴极区电极反应为2H2O＋2e－
===H2↑＋2OH－
C．X为淡盐水，Y为浓盐水
D．该方法可得到副产品NaOH
题号
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√
A　[根据题意，图中左侧是电解池的阳极，阴离子向左侧迁移，相反阳离子向右侧迁移，则a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，A项错误；阴极区电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项正确；X为淡盐水，Y为浓盐水，C项正确；根据电解原理可知，该方法可得到副产品NaOH，D项正确。]
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6．某地海水中主要离子的质量浓度如下表，现利用“电渗析法”对海水进行淡化，技术原理如图所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。下列有关说法正确的是(　　)
题号
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离子 Na＋ K＋ Ca2+ Mg2+
质量浓度/ (mg·L-1) 9 360 83 200 1 100 16 000 1 200 118
A．甲室的电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．淡化过程中易在戊室形成水垢
C．乙室和丁室中部分离子的浓度增大，淡水的出口为 c
D．当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时，通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为 2 mol
题号
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√
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三、非选择题
7．(1)某学习小组将“电解饱和食盐水”的相关内容进行梳理(图示中的电极均为石墨)。图中，电解一段时间后，气球b中的气体是_____(填化学式)，U形管_____(填“左”或“右”)边的溶液变红。
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H2
右
(2)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。如图是目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
题号
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①阳极产生ClO2的电极反应为_______________________________。
②当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为________。
Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋
0.01 mol
[解析]　(1)根据图中电子流向可知，左边电极是电解池阳极，右边电极是电解池阴极，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上水放电生成氢气，同时阴极附近产生NaOH。(2)①依据题干信息，阳极上
Cl－被氧化为ClO2，根据得失电子守恒和电荷守恒可写出电极反应。②电极上得到或失去一个电子，电解质溶液中必然有一个Na＋通过阳离子交换膜，因此当阴极产生标准状况下112 mL气体时，通过阳离子交换膜的离子的物质的量为0.01 mol。
题号
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8
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8．氯碱工业是以电解饱和食盐水为基础的基本化学工业。如图是某氯碱工业生产原理示意图：
题号
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7
(1)写出装置A在通电条件下反应的化学方程式：________________
_________________________________________________________。
(2)装置A所用食盐水由粗盐水精制而成。精制时，为除去食盐水中的Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为___________、___________。
(3)氯碱工业是高耗能产业，按上图将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。
题号
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2NaCl＋2H2O
NaOH溶液
Na2CO3溶液
①图中Y是_____(填化学式)；X与稀NaOH溶液反应的离子方程式为__________________________________。
②比较图示中氢氧化钠的质量分数a%与b%的大小：__________。
③若用装置B作为装置A的辅助电源，每当消耗标准状况下氧气的体积为11.2 L时，则装置B可向装置A提供的电量约为_____________
(一个e－的电量为1.60×10-19 C；计算结果精确到0.01)。
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H2
2OH－＋Cl2===ClO－＋Cl－＋H2O
b%＞a%
1.93×105 C
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