专题二 多室、多池电化学装置及电化学计算 热点一 多室、多池电化学装置及膜的作用 1.(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。 下列说法正确的是( ) A.Ⅱ为阳离子交换膜 B.电极a附近溶液的pH减小 C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e-===[Fe(CN)6]3- D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl 答案 D 解析 电极a为阴极,发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH-,电极b为阳极,发生反应:Li4[Fe(CN)6]-e-===Li3[Fe(CN)6]+Li+。为实现海水的淡化,海水中Na+应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧,为以LiCl形式回收锂元素,海水中Cl-应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移,Li+应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移,故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜,A错误;由阴极反应知,电极a附近溶液的pH增大,B错误;由上述分析知,C错误;每脱除58.5 g(1 mol)NaCl,溶液中有1 mol Na+、1 mol Cl-和1 mol Li+迁移,所以可回收1 mol LiCl,D正确。 2.(2024·江西卷)我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是( ) A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-===2HCOO-+H2↑+2OH- B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e-===NH3↑+9OH- C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室 D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH 答案 B 解析 CuAg电极上HCHO转化为HCOO-和H2,电极反应为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O,A项错误;CuRu电极上N转化为NH3,电极反应为N+6H2O+8e-===NH3↑+9OH-,B项正确;OH-不能通过质子交换膜,C项错误;总反应为8HCHO+N+7OH-===8HCOO-+NH3↑+4H2↑+2H2O,消耗OH-,因此需要补充KOH,D项错误。 高考热点:这类试题均以“文字叙述+离子交换膜+电化学装置图”的方式呈现,考查的并不是离子交换膜的具体结构,而是以离子交换膜在化学电源、电解制备物质或电渗析等方面的实际应用为载体,考查电极反应式的书写、电极附近溶液变化、电子转移或电流方向的判断等电化学基础知识以及基本的化学思想与方法。 1.多池串联组合装置的分析 解题时,对于多池串联的装置,可先根据电极反应物和电解质溶液判断出原电池,进而判断出电解池;与原电池正极相连的为电解池阳极,与原电池负极相连的为电解池阴极。 2.离子交换膜的应用 (1)离子交换膜的作用 ①能将两极区隔开,防止两极区内物质因接触发生化学反应。 ②能选择性通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 (2)离子交换膜的类型及特点 交换膜 类型 允许通过的离子及方向 通性 阳膜 阳离子原电池的正极(电解池的阴极) 无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向得电子一极,阴离子均移向失电子一极 阴膜 阴离子原电池的负极(电解池的阳极) 双极膜 中间层中的H2O解离出H+、OH-,H+移向原电池的正极(电解池的阴极),OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 特定的 交换膜 只允许特定的离子或分子通过,如质子交换膜只允许H+通过,氯离子交换膜只允许Cl-通过 (3)离子交换膜的判断 第一步:判断离子交换膜的用途是制取物质,还是避免电极产物之间发生反应。 第二步:明确电极反应及产物,写出阴、阳极上的电极反应式。 第三步:依据电极反应式判断该电极附近主要是哪种离子,考虑交换膜的用途,结合溶液呈电中性的原则,判断离子移动的方向,确定离子交换膜的种类。 1.(2025·云南卷)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。除硼原理:[B(OH)4]-+H+===B(OH)3+H2O。下列说法错误的是( ) A.Pt电极反应:4OH--4e-===O2↑+2H2O B.外加电场可促进双极膜中水的电离 C.Ⅲ室中,X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH,同时Ⅱ室最 ... ...
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