第四章 整合突破7 电化学装置中的离子交换膜（课件 学案 练习）高中化学人教版（2019）选择性必修1

整合突破7　电化学装置中的离子交换膜 【解题策略】 例　D　[解析] 由图可知,该装置为电解水制取氢气的装置,a电极与电源正极相连,为电解池的阳极,b电极与电源负极相连,为电解池的阴极,阴极反应为2H2O+2e-H2↑+2OH-,阳极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,电解池总反应为2H2O2H2↑+O2↑,据此解答。b电极为阴极,发生还原反应,b电极反应式为2H2O+2e-H2↑+2OH-,故A正确;该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变,阳极发生的电极反应为4OH--4e-O2↑+2H2O,为保持OH-浓度不变,则阴极产生的OH-要通过离子交换膜进入阳极室,即离子交换膜应为阴离子交换膜,故B正确;PTFE膜可透气但不透液态水,电解时电解槽中不断有水被消耗,海水中动能高的水分子即气态水而非液态水可穿过PTFE膜,为电解池补水,使KOH溶液的浓度不变,故C正确;由电解总反应可知,每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O,生成H2的速率为x mol·h-1,则补水的速率也应是x mol·h-1,故D错误。 跟踪训练 B　[解析] 由图可知,该装置为电解池,石墨电极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数,放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动;钴电极为阴极,钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴,电极反应式为Co2++2e-Co,Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数,氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动,电解总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。石墨电极为阳极,则与电源的正极相连,A错误;阳极放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动,氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动,故电解过程中Ⅱ室盐酸浓度变大,pH减小,B正确;移除阳离子交换膜后,石墨电极上发生的反应变成氯离子失电子生成氯气,C错误;由分析知,Ⅲ室阴极反应为Co2++2e-Co,氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动,当外电路每通过1 mol电子时,有0.5 mol Co2+和1 mol Cl-脱离Ⅲ室,故Ⅲ室溶液质量理论上减少0.5 mol×59 g·mol-1+1 mol×35.5 g·mol-1=65 g,D错误。整合突破7　电化学装置中的离子交换膜 1.D　[解析] NaBH4中H为-1价,有强还原性,H2O2有强氧化性,电池中,NaBH4在负极失去电子,所以电极a是负极;H2O2在正极得到电子,电极b为正极。由分析可知,b为正极,故A项正确;根据工作原理图可知,a电极上失去电子发生氧化反应,其电极反应式为B+8OH--8e-B+6H2O,故B项正确;由B项分析可知,a电极区剩余Na+,b极反应式为H2O2+2e-2OH-,b电极区流出液为NaOH溶液,在原电池中,阳离子向正极移动,所以电池放电时 Na+从a极区移向b极区,则离子交换膜C为阳离子交换膜,故C项正确;高温条件下,过氧化氢分解速率加快,不能提高工作效率,故D项错误。 2.C　[解析] 由图中物质转化可知,电极M为负极,其电极反应式为Li7Ti5O12-3e-3Li++Li4Ti5O12,电极N为正极,其电极反应式为Li1-xMn2O4+xe-+xLi+LiMn2O4,A错误;放电时,Li+由电池的负极移向正极,该隔膜为阳离子交换膜,B错误;电极N为正极,其电极反应式为Li1-xMn2O4+xe-+xLi+LiMn2O4,C正确;当M、N两极质量变化之差为7 g时,即有3.5 g Li+由左侧M极转移至右侧N极,理论上转移电子为0.5 mol,D错误。 3.C　[解析] 不锈钢电极为阴极,钛电极为阳极,则内电路中电流由钛电极经硫酸锰溶液流向不锈钢电极,A正确;钛电极为阳极,锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰,电极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+,B正确;不锈钢电极为阴极,锰离子在阴极得到电子发生还原反应生成锰,电极反应式为Mn2++2e-Mn,为防止阴极上H+放电,电解时溶液中硫酸根离子由阴极区经阴离子交换膜进入阳极区,C错误;当电路中有2 mol e-转移时,阴极生成锰的质量为1 mol×55 g·mol-1=55 g,D正确。 4.A　[解析] 根据电解装置可知,阴极生成氢气,发生得电子的还 ... ...