資源簡介

題型整合練　帶膜的電化學(xué)裝置分析
1.工業(yè)上可采用惰性電極電解K2MnO4溶液得KMnO4,裝置如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜
B.電解過程中陰極附近溶液pH逐漸減小
C.電解總反應(yīng)為2Mn+2H2O 2Mn+2OH-+H2↑
D.電解法優(yōu)點為產(chǎn)率高,產(chǎn)品易分離,缺點為耗能高
2.運用電化學(xué)原理分離純化乙二醛并回收硝酸的裝置示意圖(電極均為惰性電極)如下。下列說法正確的是(　　)
A.X極與電源的正極相連
B.N在Y極上得電子
C.m為陽離子交換膜,n為陰離子交換膜
D.分離純化結(jié)束后,A室溶液呈堿性
3.復(fù)分解電滲析具有重組和濃縮離子的獨特性能,基于四隔室結(jié)構(gòu)特點,通過離子重組可發(fā)生類似復(fù)分解反應(yīng),圖中所示為復(fù)分解電滲析裝置,以KCl和NaNO3為原料制備無氯鉀肥(KNO3)并回收NaCl。下列說法錯誤的是(　　)
A.濃縮B室中的產(chǎn)品為KNO3,為使產(chǎn)品純凈,該室進(jìn)液口宜選擇蒸 餾水
B.陽極所選電解質(zhì)溶液宜選擇一定濃度的NaOH溶液,其電極反應(yīng)式為4OH--4e- O2↑+2H2O
C.陰極每產(chǎn)生11.2 L H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),淡水A室有1 mol Cl-進(jìn)入濃縮A室中
D.該復(fù)分解電滲析裝置中①③⑤應(yīng)選擇陽離子交換膜,②④應(yīng)選擇陰離子交換膜
4.利用全釩液流電池電解處理含NH4NO3的廢水制備硝酸和氨水的原理如圖所示,a、b、c、d電極均為惰性電極。回答下列問題:
(1)全釩液流電池放電時,a極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　,電池充電時b極應(yīng)連接電源的　　　　(填“正極”或“負(fù)極”)。
(2)隔膜1為　　　　交換膜(填“陰離子”或“陽離子”),q口流出液含有的溶質(zhì)為　　　　(填化學(xué)式),d極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)當(dāng)裝置A中有0.4 mol H+通過質(zhì)子交換膜時,則裝置B中產(chǎn)生的氣體總體積為　　　　L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
答案與分層梯度式解析
題型整合練　帶膜的電化學(xué)裝置分析
1.B　由K2MnO4制KMnO4,Mn元素的化合價升高,失去電子,左側(cè)電極作陽極,電極反應(yīng)式為Mn-e- Mn,陰離子所帶電荷減少,K+(陽離子)需要向陰極移動,離子交換膜應(yīng)采用陽離子交換膜,A項正確;陰極處H2O得電子生成H2和OH-,電極反應(yīng)式為2H2O+2e- H2↑+ 2OH-,OH-濃度增大,因此陰極附近溶液pH逐漸升高,B項錯誤;根據(jù)陽極和陰極電極反應(yīng)式得到電解總反應(yīng)為2Mn+2H2O 2Mn+ 2OH-+H2↑,C項正確;電解法要消耗電能,能耗高,但陽極處只有KMnO4生成,純度高,D項正確。
2.C　該裝置的作用是分離純化乙二醛并回收硝酸,則該電解裝置的工作原理是:B室中的N向C室移動,B室中的H+向A室移動,則n為陰離子交換膜,m為陽離子交換膜,Y為陽極,X為陰極。X為陰極,與電源的負(fù)極相連,A項錯誤;Y極上為水電離產(chǎn)生的OH-放電,從而產(chǎn)生H+,B項錯誤;m為陽離子交換膜,n為陰離子交換膜,C項正確;X為陰極,H+放電,每消耗1個H+,B中就有1個H+向A室移動,A室仍然為Na2SO4溶液,溶液呈中性,D項錯誤。
3.A　左側(cè)電極接電源的正極作陽極,右側(cè)電極接電源的負(fù)極作陰極,電解質(zhì)溶液中的陽離子由左向右移動,陰離子由右往左移動,所以濃縮B室中產(chǎn)品為KNO3,K+通過③進(jìn)入濃縮B室,N通過④進(jìn)入濃縮B室,則③為陽離子交換膜,④為陰離子交換膜;濃縮A室中產(chǎn)品為NaCl,Cl-通過②進(jìn)入濃縮A室,Na+通過①進(jìn)入濃縮A室,則②為陰離子交換膜,①為陽離子交換膜;Na+通過⑤進(jìn)入陰極室,則⑤為陽離子交換膜。濃縮B室中的產(chǎn)品為KNO3,由于蒸餾水導(dǎo)電性太差,為使產(chǎn)品純凈,該室進(jìn)液口宜選擇稀的KNO3溶液以增強(qiáng)導(dǎo)電性,A項錯誤;①為陽離子交換膜,Na+通過①進(jìn)入濃縮A室,故陽極所選電解質(zhì)溶液宜選擇一定濃度的NaOH溶液,陽極發(fā)生氧化反應(yīng),故其電極反應(yīng)式為4OH--4e- O2↑+2H2O,B項正確;陰極每產(chǎn)生11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)即0.5 mol H2,則電路上轉(zhuǎn)移1 mol電子,故淡水A室有1 mol Cl-進(jìn)入濃縮A室中,C項正確;由分析可知,D項正確。
4.答案　(1)V+2H++e- VO2++H2O　負(fù)極
(2)陽離子　HNO3　2H2O-4e- O2↑+4H+
(3)6.72
解析　由題圖可知,X區(qū)釋放氫氣,則為陰極區(qū),c為陰極,d為陽極,則a為正極、b為負(fù)極。(1)根據(jù)分析,a極為正極,溶液中V得到電子和H+反應(yīng)生成VO2+和水,其電極反應(yīng)式為V+2H++e- VO2++ H2O。電池充電時b極為陰極,應(yīng)連接電源的負(fù)極。(2)c極是水電離出的H+得到電子變?yōu)闅錃?剩余的OH-與廢水中的N反應(yīng)生成NH3·H2O,N向c極(陰極)移動,因此隔膜1為陽離子交換膜。d極是水電離出的OH-失去電子變?yōu)镺2,因此q口流出液含有的溶質(zhì)為HNO3。d極的電極反應(yīng)式為2H2O-4e- O2↑+4H+。(3)當(dāng)裝置A中有0.4 mol H+通過質(zhì)子交換膜時,則轉(zhuǎn)移電子0.4 mol,裝置B中存在關(guān)系式2H2~4e-~O2,則裝置B中產(chǎn)生氫氣0.2 mol、氧氣0.1 mol,產(chǎn)生的氣體總體積為6.72 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
1

展開更多......

收起↑