专题四 专题提升.docx

专题提升
一、电化学中的交换膜
1.交换膜的功能
使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
2.交换膜在中学电化学中的作用
(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸)。
(2)用于物质的制备、分离、提纯等。
3.离子交换膜的类型
常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。
[例1](2019·合肥质检)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
解析Ⅰ区是阴极室，H＋(H2O)放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，Ⅱ区Na＋通过a进入I区，故a应该是阳离子交换膜；Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl－放电生成氯气，Ⅱ区Cl－通过b进入Ⅲ区，故b应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。错误的是B。
答案B
[例2]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－===IOeq\o\al(－,3)＋3H2O，a极区的KI最终转变为KIO3
D.当阳极有0.1molI－放电时，阴极生成6.72LH2
解析与外加电源正极相连的是电解池的阳极，即a电极是阳极，故b电极是阴极；题意知阳极区的物质有：KOH、KI、KIO3、H2O，阳极将发生失电子的氧化反应，失电子能力：I－＞OH－＞IOeq\o\al(－,3)，故发生反应I－—6e－＋6OH－===IOeq\o\al(－,3)＋3H2O，在阴极上H＋(H2O)放电，6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，电解总反应为：
I－＋3H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))IOeq\o\al(－,3)＋3H2↑，故电解时KOH浓度会增大；b极区OH－会通过c进入a极区，c应为阴离子交换膜。正确的是C。
答案C
[例3](2019·无锡两市六校联考)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.该电解槽的阴极反应式为：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
解析该电解槽中阴离子放电顺序OH－＞含氧酸根离子，阳离子放电顺序H＋＞K＋，故此电解反应的实质是电解水，阴极反应是2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，通电后阴极区的pH会增大，阳极反应是4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，电解总反应是2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，阳极区c(OH―)减小，K＋会通过阳离子交换膜流向阴极与产生的OH－结合，以KOH溶液的形式从B口导出。由此可得出A、D正确，B、C错误。
答案BC
二、电化学中的介质对电极反应的影响
电化学中常见的五大介质(以CH3OH、O2燃料电池为例)
介质一：K2SO4中性溶液
总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋
(＋)正极：
介质二：KOH碱性介质
总反应式：2CH3OH＋3O2＋4OH－===2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O
(－)负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2COeq\o\al(2－,3)＋12H2O
(＋)正极：
介质三：H2SO4溶液酸性
总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋
(＋)正极：
介质四：熔融盐介质，如熔融的K2CO3
总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(－)负极：2CH3OH－12e－＋6COeq\o\al(2－,3)===8CO