PAGEPAGE3微專題4“有膜”電解池題型的解題方法1．交換膜的功能及工作原理(1)功能：使離子選擇性定向移動(dòng)，目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷。(2)工作原理(以陽離子交換膜為例)：交換膜上有很多微孔，“孔道”上有很多帶負(fù)電荷的基團(tuán)，陽離子可以自由通過“孔道”，由濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域移動(dòng)。陰離子移動(dòng)到“孔道”處，受到“孔道”帶負(fù)電荷基團(tuán)的排斥而不能進(jìn)入“孔道”中，因而不能通過交換膜。這就是“選擇性”透過的緣由。其構(gòu)造與工作示意圖如圖所示：陰離子交換膜的構(gòu)造和工作原理與此相同，只不過是“孔道”中帶正電荷基團(tuán)而已。2．離子交換膜的類型(1)陽離子交換膜：只允許陽離子通過；(2)陰離子交換膜：只允許陰離子通過；(3)質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子通過。3．有膜電解池試題的解題思路(1)確定電解池的陰、陽極：依據(jù)外接電源的正負(fù)極、電子流向、電極現(xiàn)象等確定電解池的陰、陽極。(2)依據(jù)交換膜的類型確定移動(dòng)的離子及移動(dòng)方向：①陽離子交換膜：只有陽離子由陽極移向陰極；②陰離子交換膜：只有陰離子由陰極移向陽極；③質(zhì)子交換膜：只有氫離子由陽極移向陰極。(3)依據(jù)移動(dòng)的離子書寫推斷電極反應(yīng)式，推斷溶液離子濃度、質(zhì)量、pH的改變，推斷電極產(chǎn)物等?！纠}】納米級(jí)Cu2O因具有優(yōu)良的催化性能而受到廣泛關(guān)注。采納離子交換膜限制電解液中OH－的濃度制備納米級(jí)Cu2O的裝置如圖所示，發(fā)生的反應(yīng)為2Cu＋H2Oeq\o(=,\s\up8(通電))Cu2O＋H2↑。下列說法正確的是()A．鈦電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．陽極旁邊溶液的pH漸漸增大C．離子交換膜應(yīng)采納陽離子交換膜D．陽極反應(yīng)式為2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2OD[鈦電極與電源負(fù)極相連作陰極，發(fā)生氫離子得電子的還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；依據(jù)總反應(yīng)可得陽極反應(yīng)式為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，消耗OH－，則陽極旁邊溶液的pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤、D項(xiàng)正確；陽極反應(yīng)式為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，則應(yīng)采納陰離子交換膜，C項(xiàng)錯(cuò)誤。]離子交換膜的推斷依據(jù)題給信息“采納離子交換膜限制電解液中OH－的濃度制備Cu2O”，結(jié)合電極反應(yīng)式：2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O，電解時(shí)OH－移動(dòng)至陽極反應(yīng)，應(yīng)采納陰離子交換膜。1．硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3PO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)，H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如下圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)與電源的正極相連接B．陽極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．當(dāng)電路中通過3mol電子時(shí)，可得到1molH3BO3D．B(OH)eq\o\al(－,4)穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，Na＋穿過陽膜進(jìn)入陰極室C[與a相連的石墨為陽極，則a與電源的正極相連接，故A正確；陽極上水失電子生成O2和H＋，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故B正確；電解時(shí)陰極上水得電子生成H2和OH－，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，原料室中的鈉離子通過陽膜進(jìn)入陰極室，原料室中的B(OH)eq\o\al(－,4)通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，故D正確；陽極室中氫離子通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，理論上每生成1molH3BO3，須要1molH＋、1molB(OH)eq\o\al(－,4)，故須要轉(zhuǎn)移1mol電子，故C錯(cuò)誤。]2．用惰性電極電解FeSO4溶液制備高純鐵的原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．陽極主要發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋－e－=Fe3＋B．可用高純鐵電極作陰極C．電解液中的SOeq\o\al(2－,4)由右向左通過陰離子交換膜D．電解法制備高純鐵總反應(yīng)：3Fe2＋eq\o(=,\s\up8(通電))Fe＋2Fe3＋C[依據(jù)圖中信息可知，陽極亞鐵離子失電子產(chǎn)生鐵離子，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe2＋－e－=Fe3＋，選項(xiàng)A正確；可用高純鐵電極作陰極，陰極上亞鐵離子得電子產(chǎn)生鐵單質(zhì)析出在高純鐵電極上，選項(xiàng)B正確；電解池中陰離子SOeq\o\al(2－,4)定向移動(dòng)到陽極，故由左向右通過陰離子交換膜，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電解法制備高純鐵陽極電極反應(yīng)式為2Fe2＋－2e－=2Fe3＋，陰極電極反應(yīng)式為Fe2＋＋2e－=Fe，總反應(yīng)為3Fe2＋eq\o(=,\s\up8(通電))Fe＋2Fe3＋，選項(xiàng)D正確。]3．重鉻酸鉀又名紅礬鉀，是化學(xué)試驗(yàn)室中的一種重要分析試劑。工業(yè)上以鉻酸鉀(K2CrO4)為原料，采納電化學(xué)法制備重鉻酸鉀(K2Cr2O7)。制備裝置如圖所示(陽離子交換膜只允許陽離子透過)：制備原理：2CrOeq\o\al(2－,4)(黃色)＋2H＋=Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙色)＋H2O。(1)通電后陽極室產(chǎn)生的現(xiàn)象為____________________________；其電極反應(yīng)式是________________________________________________________________。(2)該制備過程總反應(yīng)的離子方程式可表示為4CrOeq\o\al(2－,4)＋4H2O=2Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋4OH－＋2H2↑＋O2↑，若試驗(yàn)起先時(shí)在右室中加入38.8gK2CrO4，tmin后測(cè)得右室中K與Cr的物質(zhì)的量之比為3∶2，則溶液中K2CrO4和K2Cr2O7的物質(zhì)的量之比為________；此時(shí)電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。[解析](1)陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中氫氧根離子失去電子生成氧氣和水。(2)干脆設(shè)K2CrO4和K2Cr2O7物質(zhì)的量分別為x、y，則鉀原子的物質(zhì)的量為2x＋2y，鉻原子物質(zhì)的量為x＋2y，依據(jù)兩原子個(gè)數(shù)比為3∶2，可求出兩物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶1；依據(jù)鉻酸鉀的質(zhì)量可求出鉻原子總物質(zhì)的量為0.2mol，又tmin后兩物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為2∶1，則鉻酸鉀為0.1mol，重鉻酸鉀為0