全国卷热考微专题(12)“隔膜”电解池在工业生产中的应用
1．常见的隔膜
隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：
(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 2．隔膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．“隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。
1．(2016·全国卷Ⅰ)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na和SO4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
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下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO4离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2H2O－4e===O2＋4H，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成
解析：电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即SO4离子向正极区移动，Na
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向负极区移动，正极区水电离的OH发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到
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H2SO4产品，溶液pH减小，负极区水电离的H发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，故A、C项错误，B正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.25 mol的O2生成，D错误。
答案：B
1．工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。下列说法正确的是( )
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A．A极接电源的正极 B．A极区溶液的碱性逐渐增强 C．本装置中使用的是阴离子交换膜
D．B极的电极反应式为SO2＋2e＋2H2O===SO4＋4H
解析：由HSO3生成S2O4，发生还原反应，A应为负极，A错误；阴极的电极反应式为2HSO3＋2H＋2e===S2O4＋2H2O，碱性增强，B正确；阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H，阴极的电极反应式为2HSO3＋2H＋2e===S2O4＋2H2O，离子交换膜应使H
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移动，应为阳离子交换膜，C错误；B为阳极，发生SO2＋2H2O－2e===SO4＋4H，D错误。
答案：B
2．甲图为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。乙图是一种家用环保型消毒液发生器，用惰性电极电解饱和食盐水。下列说法中正确的是( )
甲 乙 A．装置乙的b极要与装置甲的X极连接
B．装置乙中a极的电极反应式为2Cl－2e===Cl2↑
C．若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e===6CO2↑＋24H
D．N电极发生还原反应，当N电极消耗5.6 L气体(标准状况下)时，则有2NA个H通
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过离子交换膜
解析：装置乙的a极上生成氢氧化钠和氢气，则a为阴极，与甲中的负极相连，即与X相连，则b与Y相连，A错误；乙为电解池，在下端生成氯气，则b极的电极反应式为2Cl
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－2e===Cl2↑，B错误；若有机废水中主要含有葡萄糖，则装置甲中M极上C6H12O6失电子
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生成二氧化碳，其电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e===6CO2↑＋24H，C正确；N电极为氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2＋4H＋4e===2H2O，则当N电极消耗5.6 L气体(标准状况下)即0.25 mol时，消耗的氢离子为1 mol，则有NA个H通过离子交换膜，D错误。
答案：C
3．高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途，用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列说法合理的是( )
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A．镍电极上的电极反应为2H2O＋2e===H2↑＋2OH B．铁是阳极， 电极反应为Fe－2e＋OH===Fe(OH)2 C．若隔膜为阴离子交换膜， 则OH自右向左移动
D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高， 最终溶液pH不变
解析：用镍(Ni)、铁作电极，电解浓NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4)，铁失电子生成高铁酸钠，则铁作阳极，镍作阴极，溶液中的氢离子在阴极放电生成氢气，则电极反应式为2H2O＋2e===H2↑＋2OH，A项正确；根据上述分析，铁是阳极，电极反应为Fe＋8OH－6e
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===FeO4＋4H2O，B项错误；若隔膜为阴离子交换膜， 则OH自左向右移动，C项错误；电
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解时阳极区的电极反应为Fe＋8OH－6e===FeO4＋4H2O，pH降低、阴极区电极反应为2H2O＋2e===H2↑＋2OH，pH升高， 电池的总反应为Fe＋2H2O＋2OH===FeO4＋3H2↑，最终溶液pH降低，D项错误。
答案：A
4．用如图所示装置处理含NO3的酸性工业废水，某电极反应式为2NO3＋12H＋10e===N2
↑＋6H2O，则下列说法错误的是( )
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2020版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题(12)“隔膜”电解池在工业生产中的应用学案
