文档内容
专题50 多池与膜在电化学中应用
1．【2023年湖北卷】我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装
置工作时阳极无 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 。下列说法错误的
是
A．b电极反应式为
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D．海水为电解池补水的速率为
【答案】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2HO+2e-=H ↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-
2 2
=O ↑+2H O，电池总反应为2HO 2H↑+O ↑，据此解答。A．b电极反应式为b电极为阴极，发生
2 2 2 2 2
还原反应，电极反应为2HO+2e-=H ↑+2OH-，故A正确；B．该装置工作时阳极无Cl 生成且KOH浓
2 2 2
度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O ↑+2H O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离
2 2
子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摸，故B正确；C．电解时电解槽中
不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D．由电解总反
应可知，每生成1molH 要消耗1molH O，生成H 的速率为 ，则补水的速率也应是 ，
2 2 2
故D错误；答案选D。
2．【2023年6月浙江卷】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的
是A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的 溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【解析】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，
发生氧化反应，故A正确；B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：
，故B错误；C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到
右边，在右室获得浓度较高的 溶液，故C正确；D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极
B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。
3．（2021·天津真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列判断
2 2 3
错误的是
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl 溶液浓度变大
2
D．当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为
2 2 3
负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B．石墨电极Ⅱ
为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故
B正确；C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl 溶液浓度变小，故C错误；
2D．当 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式 ，
产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；故选C。
4．【2022年全国甲卷】一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以
2
Zn(OH) 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO 通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO 电极反应：MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2 2
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO+4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O
2 2
【答案】A
【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-
=Zn(OH) ，Ⅰ区MnO 为电池的正极，电极反应为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O；电池在工作过程中，
2 2 2
由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离
子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，Ⅲ区消
耗OH-，生成Zn(OH) ，Ⅱ区的SO 向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据
分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，B正确；C．
MnO 电极的电极反应式为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH-
2 2 2
+MnO+4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O，D正确；故答案选A。
2 2
5．（2021·广东真题）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制
备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
【答案】D
【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2HO-4e-=O ↑+4H+，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
2 2
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，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ
室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+。A．由分析可知，放电生成
2 2
的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C．
若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则
移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；D．由分析可知，电解的总反应的离
子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+，故D正确；故选D。
2 2
6．【2022年山东卷】设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成 ，
将废旧锂离子电池的正极材料 转化为 ，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移
至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
D．若甲室 减少 ，乙室 增加 ，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、
电解池反应原理分析解答。A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO 气
2
体，同时生成H+，电极反应式为CHCOO--8 e-+2 H O =2CO ↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的
3 2 2
电极反应式为Co2++2e-=Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；B．对于乙室，正极上LiCoO 得
2
到电子，被还原为C o2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合HO，电极反应式为
2
2LiCoO +2e-+8H+=2Li++2Co2++4H O，负极发生的反应为CHCOO--8 e-+2 H O =2CO ↑+7 H+，负极产生
2 2 3 2 2
的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐
酸，B正确；C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO +4H+=Li+
2
+Co2++2H O，C错误；D．若甲室Co2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)=
2
；若乙室Co2+增加300 mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=
，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分
溶液转移至甲室，D正确；故合理选项是BD。
7．（2020·山东高考真题）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得
电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以
含 CHCOO-的溶液为例)。下列说法错误的是
3A．负极反应为
B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1
【答案】B
【解析】据图可知a极上CHCOOˉ转化为CO 和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极
3 2
为正极。A．a极为负极，CHCOOˉ失电子被氧化成CO 和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为
3 2
CHCOOˉ+2H O-8eˉ=2CO↑+7H+，正确；B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负
3 2 2
极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，
错误；C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有
1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，正确；D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢
离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，
2
根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，正确；故答案为B。
8．（2021·全国甲卷真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中
的双极膜中间层中的 解离为 和 ，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的
是
A． 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为： +2H++2e-= +H O
2
C．制得 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 电子
D．双极膜中间层中的 在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【解析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳
极上Br-被氧化为Br ，Br 将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，
2 2
OH-移向阳极。A．KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，
生成的Br 为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误；B．阳极上为Br-失去电子生成Br ，Br 将乙
2 2 2
二醛氧化为乙醛酸，故B错误；C．电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸
转移电子为2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成
1mol乙醛酸转移电子为1mol，因此制得2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错
误；D．由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；
综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。
9．（2020·浙江高考真题）在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水示意图如下，下列说法不正确的
是（ ）
离子交换膜
A．电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．饱和NaCl从a处进，NaOH溶液从d处出
D．OH-迁移的数量等于导线上通过电子的数量
【答案】D
【解析】氯碱工业中的总反应为2Cl-+2H O 2OH-+H ↑+Cl↑；电解池中阳极失电子发生氧化反应，
2 2 2
氯碱工业中Cl 为氧化产物，所以电极A为阳极，电极B为阴极，据此作答。A．根据分析可知电极A
2
为阳极，发生氧化反应生成氯气，正确；B．阳极发生的方程式为：2Cl--2e-═Cl↑，阴极：HO+2e-
2 2
═H↑+2OH-；为了防止生成的氯气与氢氧化钠发生反应，氢氧化钠要从d口流出，所以要防止OH-流
2
向阳极即电极A，该离子交换膜为阳离子交换膜，正确；C．根据B选项的分析可知饱和NaCl从a处
进，NaOH溶液从d处出，正确；D．因为有离子交换膜的存在，OH-不发生迁移，错误；故答案为
D。10．（2016·全国高考真题）三室式电渗析法处理含NaSO 废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd
2 4
均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO 2-可通过离子交换膜，而两端隔室中离
4
子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是
A．通电后中间隔室的SO 2-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大
4
B．该法在处理含NaSO 废水时可以得到NaOH和HSO 产品
2 4 2 4
C．负极反应为2HO–4e–=O +4H+，负极区溶液pH降低
2 2
D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O 生成
2
【答案】B
【解析】A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在电解池中阴离子会向正电荷较多的阳
极区定向移动，因此通电后中间隔室的SO 2－离子向正极迁移；在正极区带负电荷的OH－失去电子，
4
发生氧化反应而放电，由于破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(H＋)>c(OH－)，所以正极区溶液酸
性增强，溶液的pH减小，错误；B．阳极区氢氧根放电，溶液中产生硫酸，阴极区氢离子获得电子，
发生还原反应而放电，破坏了附近的水的电离平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，所以产生氢氧化钠，因
此该法在处理含NaSO 废水时可以得到NaOH和HSO 产品，正确；C．负极区氢离子得到电子，使
2 4 2 4
溶液中c(H＋)增大，所以负极区溶液pH升高，错误；D．当电路中通过1mol电子的电量时，根据整个
闭合回路中电子转移数目相等可知反应产生氧气的物质的量是n(O )=1mol÷4=0.25mol，错误。故选
2
B。
11．（2013·浙江高考真题）电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。
在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。
已知:3I +6OH-=IO -+5I-+3H O
2 3 2
下列说法不正确的是
A．右侧发生的电极方程式：2HO+2e-=H ↑+2OH-
2 2
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO -
3
C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3HO=KIO +3H ↑
2 3 2
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变【答案】D
【解析】A．左侧溶液变蓝色，生成I，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢
2
气，则右侧电极反应式为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，正确；B．一段时间后，蓝色变浅，发生反应
2 2
3I+6OH-=IO -+5I-+3H O，中间为阴离子交换膜，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，保证两
2 3 2
边溶液呈电中性，左侧的IO -通过阴离子交换膜向右侧移动，故右侧溶液中含有IO -，正确；C．左侧
3 3
电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I ，同时发生反应3I+6OH-=IO -+5I-+3H O，右侧电极为阴极，电极
2 2 3 2
反应式为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，故总的电极反应式为：KI+3HO KIO +3H ↑，正确；D．如果用
2 2 2 3 2
阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧电极为阳极，电极反应为：2I--2e-=I ，右侧电极为阴极，电极
2
反应式为：2HO+2e-=H ↑+2OH-，为保证两边溶液呈电中性，左侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴
2 2
极，左侧生成I，右侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2HO
2 2
2KOH+I +H ↑，电解槽内发生的总化学方程式发生变化，错误；答案为D。
2 2
12．（2010·全国高考真题）铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO+2H SO=2PbSO +2H O
2 2 4 2
研读右图，下列判断不正确的是
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO +2H O-2e-=PbO+4H++SO2-
4 2 2 4
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的 为0.2mol
C．K闭合时，Ⅱ中 向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
【答案】C
【解析】根据铅蓄电池的工作原理，可知左边是原电池，右边是电解池。A．d连的是原电池的正极，所
以为电解池的阳极，电极反应式：PbSO +2H O-2e-=PbO+4H++SO2-，正确；B．根据
4 2 2 4
Pb+PbO+2H SO=2PbSO +2H O，转移2mol电子，则消耗2mol硫酸，所以当电路中转移0.2 mol电子
2 2 4 2
时，Ⅰ中消耗的 为0.2mol，正确；C．K闭合时，Ⅱ是电解池，阴离子移向阳极，d是阳极，
所以 向d电极迁移，错误；D．K闭合一段时间后，Ⅱ中发生了充电反应：2PbSO +2H O =
4 2
Pb+PbO+2H SO，c、d电极上的PbSO 分别转化为Pb和PbO ，所以可单独作为原电池，d电极上附
2 2 4 2
着PbO ，放电时得到电子，为正极，正确；故选C。
2
13．（2010·全国高考真题）铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO+2H SO=2PbSO +2H O
2 2 4 2研读右图，下列判断不正确的是
A．K闭合时，d电极反应式：PbSO +2H O-2e-=PbO+4H++SO2-
4 2 2 4
B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的 为0.2mol
C．K闭合时，Ⅱ中 向c电极迁移
D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极
【答案】C
【解析】根据铅蓄电池的工作原理，可知左边是原电池，右边是电解池。A．d连的是原电池的正极，所
以为电解池的阳极，电极反应式：PbSO +2H O-2e-=PbO+4H++SO2-，正确；B．根据
4 2 2 4
Pb+PbO+2H SO=2PbSO +2H O，转移2mol电子，则消耗2mol硫酸，所以当电路中转移0.2 mol电子
2 2 4 2
时，Ⅰ中消耗的 为0.2mol，正确；C．K闭合时，Ⅱ是电解池，阴离子移向阳极，d是阳极，
所以 向d电极迁移，错误；D．K闭合一段时间后，Ⅱ中发生了充电反应：2PbSO +2H O =
4 2
Pb+PbO+2H SO，c、d电极上的PbSO 分别转化为Pb和PbO ，所以可单独作为原电池，d电极上附
2 2 4 2
着PbO ，放电时得到电子，为正极，正确；故选C。
2
14．（2020·全国高考真题）化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工
原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：
（1）氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许
______离子通过，氯气的逸出口是_______(填标号)。
【答案】（1）Na+ a
【解析】
（1）电解饱和食盐水，反应的化学方程式为2NaCl+2H O 2NaOH+Cl ↑+H ↑，阳极氯离子失电子发
2 2 2
生氧化反应生成氯气，氯气从a口逸出，阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，产生OH-与通过离子膜的Na+在阴极室形成NaOH，故答案为：Na+；a；
15．（2018·全国高考真题）KIO 是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
3
（1）KIO 的化学名称是_____。
3
（2）利用“KClO 氧化法”制备KIO 工艺流程如下图所示：
3 3
“酸化反应”所得产物有KH(IO)、Cl 和KCl。“逐Cl”采用的方法是_____。“滤液”中的溶质主要是
3 2 2 2
_____。“调pH”中发生反应的化学方程式为_____。
（3）KIO 也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
3
①写出电解时阴极的电极反应式_____。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_____，其迁移方向是_____。
③与“电解法”相比，“KClO 氧化法”的主要不足之处有_____（写出一点）。
3
【答案】（1）碘酸钾 （2）加热 KCl KH(IO )+KOH═2KIO +H O （3）①2HO+2e-═2OH-
3 2 3 2 2
+H ↑ K+ ②a到b ③产生Cl 易污染环境
2 2
【解析】
（1）根据氯酸钾（KClO）可以推测KIO 为碘酸钾；
3 3
（2）将溶解在溶液中的气体排出的一般方法是将溶液加热，原因是气体的溶解度是随温度上升而下减小。
第一步反应得到的产品中氯气在“逐Cl”时除去，根据图示，碘酸钾在最后得到，所以过滤时
2
KH(IO) 应该在滤渣中，所以滤液中主要为KCl。“调pH”的主要目的是将KH(IO) 转化为KIO ，所
3 2 3 2 3
以方程式为：KH(IO)+KOH=2KIO +H O；
3 2 3 2
（3）①由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2HO + 2e- = 2OH- +
2
H↑；
2
②电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即
由a到b；
③KClO 氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。
316．（2014·全国高考真题）次磷酸(H PO )是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：
3 2
（4）(H PO )也可以通过电解的方法制备．工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过):
3 2
①写出阳极的电极反应式___________；
②分析产品室可得到HPO 的原因___________；
3 2
③早期采用“三室电渗析法”制备HPO ，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用HPO 稀溶液代
3 2 3 2
替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是___________杂
质。该杂质产生的原因是___________。
【答案】
（4）①4OH--4e-=O ↑+2H O；②阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的HPO -穿过阴膜扩散至产品
2 2 2 2
室，二者反应生成HPO ；③PO 3-；HPO -或HPO 被氧化
3 2 4 2 2 3 2
【解析】
（4）①由于阳极中阴离子为硫酸根离子、氢氧根离子和HPO -，其中放电能力最强的是氢氧根离子，则
2 2
阳极发生的电极反应为：4OH--4e-=O ↑+2H O；故答案为4OH--4e-=O ↑+2H O；
2 2 2 2
②产品室可得到HPO 的原因是因为：阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的HPO -穿过阴膜扩散
3 2 2 2
至产品室，二者反应生成HPO ，故答案为阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的HPO -穿过
3 2 2 2
阴膜扩散至产品室，二者反应生成HPO
3 2
③早期采用“三室电渗析法”制备HPO ，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用HPO 稀溶液代替，
3 2 3 2
并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是阳极产生的氧气会把
HPO -或HPO 氧化成PO 3-，产品中混有PO 3-，故答案为PO 3-；HPO -或HPO 被氧化。
2 2 3 2 4 4 4 2 2 3 2
17．（2013·重庆高考真题）化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于
治理水中硝酸盐的污染。
（2）电化学降解NO -的原理如图所示。
3
①电源正极为__________（填A或B），阴极反应式为________________。②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm －Δm )为____g。
左 右
【答案】（1） ① A 2NO -+6H O+10e-=N ↑+12OH- ②14.4
3 2 2
【解析】
（2）①在Ag—Pt电极上NO -得电子发生还原反应生成了N，Ag—Pt电极为阴极，则B为直流电源的负
3 2
极，A为电源的正极；阴极的电极反应式为2NO -＋6HO＋10e-=N ↑＋12OH-。
3 2 2
②Ag—Pt电极的电极反应式为2NO -＋6HO＋10e-=N ↑＋12OH-，当转移2 mol电子时，右侧放出N 的质
3 2 2 2
量为 ×28g/mol=5.6g、右侧消耗0.4molNO -同时生成2.4molOH-，为平衡电荷，有2 mol H+通过
3
质子交换膜进入右侧，故右侧溶液减少的质量为5.6g-2mol×1g/mol=3.6 g；Pt电极的电极反应式为
4OH--4e-=O ↑＋2HO，当转移2 mol电子时，生成O 的质量为 ×32g/mol=16g，同时有2 mol H＋
2 2 2
通过质子交换膜进入右侧，使左侧溶液质量减少16g+2mol×1g/mol=18 g，故Δm －Δm
左 右
=18g-3.6g=14.4 g。
18．（2012·重庆高考真题）尿素[CO（NH ）]是首个由无机物人工合成的有机物．
2 2
（3）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2所示．
①电源的负极为 （填“A”或“B”）．
②阳极室中发生的反应依次为 、 ．
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 ；若两极共收集到气体13.44L（标准
状况），则除去的尿素为 g（忽略气体的溶解）．
【答案】
（3）①B②6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl ↑，CO（NH ）+3Cl+H O═N +CO +6HCl③ 不变，7.2
2 2 2 2 2 2 2
【解析】
（3）①由图可知，左室电极产物为Cl，发生氧化反应，为电源的正极，右室电解产物H，发生还原反应，
2 2
为电源的负极，故答案为B；
②由图可知，阳极室首先是氯离子放电生成氯气，氯气再氧化尿素生成氮气、二氧化碳，同时会生成
HCl，阳极室中发生的反应依次为：6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl ↑，CO（NH ）+3Cl+H O═N +CO +6HCl，
2 2 2 2 2 2 2
故答案为6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl ↑，CO（NH ）+3Cl+H O═N +CO +6HCl；
2 2 2 2 2 2 2
③阴极反应为6HO+6e﹣═6OH﹣+3H ↑（或6H++6e﹣═3H ↑）
2 2 2
阳极反应为6Cl﹣﹣6e﹣═3Cl ↑，CO（NH ）+3Cl+H O═N +CO +6HCl
2 2 2 2 2 2 2根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH﹣、H+的数目相等，阳极室中反应产生的H+通过质子交
换膜进入阴极室与OH﹣恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的pH不变；
由上述反应式可以看出，转移6 mol e﹣时，阴极产生3 mol H ，阳极产生1 mol N 和1 mol CO ，故电解收
2 2 2
集到的13.44 L气体，物质的量为 =0.6mol，即n（N）=n（CO）=0.6mol× =0.12 mol，根
2 2
据方程式CO（NH ）+3Cl+H O═N +CO +6HCl可知生成0.12 mol N 所消耗的CO（NH ） 的物质的
2 2 2 2 2 2 2 2 2
量也为0.12 mol，其质量为：m[CO（NH ）]="0.12" mol×60 g•mol﹣1=7.2 g，故答案为不变，7.2；
2 2
19．（2015·上海高考真题）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐
等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空：
（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式 。
（2）离子交换膜的作用为： 、 。
（3）精制饱和食盐水从图中 位置补充，氢氧化钠溶液从图中 位置流出（选填
“a”、“b”、“c”或“d”）。
【答案】
（1）2Cl－＋2HO Cl↑＋H↑＋2OH－
2 2 2
（2）阻止OH-进入阳极室，与Cl 发生副反应：2NaOH+Cl =NaCl+NaClO+H O；阻止阳极产生的Cl 和阴
2 2 2 2
极产生的H 混合发生爆炸
2
（3）a；d
【解析】
（1）1.电解饱和食盐水时，溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H 逸出，使附近的水溶液显碱性，溶
2
液中的阴离子Cl-在阳极失去电子，发生氧化反应。产生Cl。反应的离子方程式是2Cl－＋2HO
2 2
Cl↑＋H↑＋2OH－。
2 2
（2）2.图中的离子交换膜只允许阳离子通，是阳离子交换膜，可以允许阳离子通过，不能使阴离子通过，
这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室，与氯气发生反应，阻止Cl-进入阴极室，使在阴极区产
生的NaOH纯度更高。同时可以阻止阳极产生的Cl 和阴极产生的H 混合发生爆炸。
2 2
（3）随着电解的进行，溶质NaCl不断消耗，所以应该及时补充。精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a
位置补充，由于阴极H+不断放电，附近的溶液显碱性，氢氧化钠溶液从图中d位置流出；水不断消耗，
所以从b口不断加入蒸馏水，从c位置流出的是稀的NaCl溶液。
