2022届高中化学新教材同步选择性必修第一册 第4章 微专题12 电化学原理在污染治理中的应用.docx

微专题12电化学原理在污染治理中的应用利用电化学原理把空气中、溶液中的污染物去除或把有毒物质变为无毒、低毒物质，其具有易于控制、 无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点，也可以综合运用原电池、电解池原理来解决生活生产中的 实际问题\跟踪训练」1. 利用反响6NO2+8NH3=7N2 +12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻 环境污染，又能充分利用化学能，装置如下图，以下说法不正确的选项是（）NH3 —no2电极A离子交换膜20%~30%KOH溶液20%~30%KOH溶液-I负载-i电极BA. 电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B. 为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜C. 电极A极反响式为2NH3 —6e=N2+6H+D. 当有4.48 LNO2（标准状况）被处理时，转移电子为0.8 mol答案C解析 由反响6NO2+8NH3=7N2 +12H20可知，反响中NCh为氧化剂，NH3为复原剂，那么A为负极, B为正极B为正极，A为负极，电流由正极经导线流向负极，故A正确；原电池工作时，阴离子向负极 移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮反响生成硝酸盐和亚硝酸盐， 导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，那么负极电极反响式为2NH3—6e—+6OH—=N2 + 6H2O,故C错误；当有4.48 L N02（标准状况）即0.2 mol被处理时，转移电子为0.2 molX （4—0）=0.8 mol, 故D正确。

2. 铺（Ce）是偶系金属元素空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收，生成HNO2、NO],再利用电 解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质，同时生成Ce4+,其原理如下图以下说法正确的选项是（）质子交换膜A. H*由右室进入左室B. Ce4+从电解槽的c 口流出，且可循环使用C. 阴极的电极反响式：2HNO2+6H+ + 6e=N2 t +4H2OD. 假设用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下33.6L甲烷时，理论上可转化HNO2 2 mol答案C解析 A项，根据电解原理，H+由左室向右室移动，错误；B项，空气污染物NO通常用含Ce4+的溶 液吸收，生成HNO2、NO?, N的化合价升高，Ce4+的化合价降低，然后对此溶液进行电解，又产生Ce，*, 根据电解原理，应在阳极上产生，即Ce4+从a 口流出，可循环使用，错误；C项，根据电解原理，阴极上 得电子，化合价降低，HNO2转化为无毒物质，即转化为N2,阴极电极反响式为2HNO2+6H+ + 6e—==N2 f +4H2O,正确；D项，标准状况下，33 6X833.6 L甲烷参与反响转移电子物质的量为224 mol = 12 mol,理论上可转化HNO2的物质的量为12X2 、口-- mol=4 mol,错误。

3. （20XX-全国卷I , 13）最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2 和H2S的iWj效去除示意图如下所不，其中电极分别为ZnO@石墨烯（石墨烯包表的ZnO）和石墨烯，石墨 烯电极区发生反响为：① EDTA-Fe2+ 一 e~=EDTA-Fe3+② 2 EDTA-Fe3++H2S=2H4 +S + 2EDTA-Fe2+光伏电池（CH,、CO等） （CH4、CO2、H2S等）质子交换膜该装置工作时，以下表达错误的选项是（）A. 阴极的电极反响：CO2+2H+ 4-2e=CO+H2OB. 协同转化总反响：CO2+H2S=CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.假设采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性答案C 解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反响，为电解池的阳极，那么ZnO@石墨烯电极为阴极阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错 误；由题图可知，电解时阴极反响式为CO2+2H* + 2e—=CO+H2A项正确；将阴、阳两极反响式合并可得总反响式为CO2+H2S=CO+H2O+S, B项正确；Fe3+> Fe?*只能存在于酸性溶液中，D项正确。

4. （20XX-南京建邺区月考）H2S废气资源化利用途径之一是回收能量并得到单质硫反响原理为2H2S（g）+ O2（g）=S2（s）+2H2O⑴△//=—632 kJ・mo「i如图为质子膜H2S燃料电池的示意图以下说法正确的 是（）S2电极■ WDO质子固体电解质膜H2O分 电极biiiilA.电极a为电池的正极B.电极b上发生的电极反响为O2+2H2O+4e"=^OHC.电路中每流过4 mol电子，电池内部释放632 kJ热能D.$ 17 g H2S参与反响，有1 mol H+经质子膜进入正极区答案D解析 由2H2S+O2=S2+2H2O得出负极H2S失电子发生氧化反响，那么a为电池的负极，故A错误; 正极2得电子发生复原反响，所以电极b上发生的电极反响为O2+4H++4e—=2H2故B错误；电路 中每流过4 mol电子，那么消耗1 mol氧气，但该装置将化学能转化为电能，所以电池内部几乎不放出热能,故C错误；每17 g即安，17&三=0.5 mol H2S参与反响，那么消耗0.25 mol氧气，那么根据O2+4H++4e 0 34 g-mol 1=2H2可知，有1 mol H+经质子膜进入正极区，故D正确。

5.按照要求答复以下问题1）工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的CNL装置如下图，依次发生的反响有:i .CN -2e~ + 2OH"=CNO +H2Oii. 2Cr-2e=Cl2 fiii. 3Cb+2CNO" + 8OH"=N2+6CC + 2CO 厂+4H2O直流电源石墨b ♦• a|1含CN-的废水和|i W^NaCl的混合溶液书铁电极① a为电源 极② 通电过程中溶液pH不断 （填“增大”“减小”或“不变”）③ 除去1 mol CN~,外电路中至少需要转移 mol电子④ 为了使电解池连续工作，需要不断补充 答案 ①正 ②减小 ③5 @NaOH和NaCl解析 ①电解时铁电极作阴极，那么b为电源负极，a为电源正极；②阴极反响式为：2压0+2一=2OH+H2t ,根据反响i、ii、iii及阴极反响式可知，通电过程中消耗OH的量大于生成OH的量，故溶液pH不断减小；③反响i转移2e ,反响iii转移6e ,故除去1 molCN",外电路中至少需要转移2mol+|x6mol = 5mol电子；④通电过程中OH一不断被消耗，且有部分C12逸出，为了使电解池连续工作，需要不断补充NaOH和NaCl。

2)利用如下图装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2来解决环境污染 问题直流电源三f，2一稀 H2SO4+SO2—三至关―HSO=较浓H2SO4阳离子交换膜① 阴极的电极反响式为： ；② 阳极的电极反响式为： ;③ 电解时，H+通过阳离子交换膜的移动方向是 答案 ① 2 HSOF + 2H++2e~=s2or + 2H2O②SO2+2H2O - 2e =SOF+4H+③由阳极室到阴极室解析由图中信息可知,两电极连接在直流电源上,所以该装置为电解池；二氧化硫被氧化为硫酸,而HSOF被复原为S2OFo根据电解原理，阳极上发生氧化反响而阴极上发生复原反响，所以通入二氧化 硫的为阳极室，另一侧为阴极室，所以a连接电源的正极，b连接电源的负极，电解池中一般溶液中的阳 离子向阴极定向移动，而阴离子向阳极定向移动，但是由于电解池使用了交换膜，所以只有阳离子H*才可 以从阳极室通过阳离子交换膜向阴极室移动稀NaOH溶液阳离子交换膜A Na2SO3 溶液I 山(3)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH,同时得到 h2so4,其原理如以下图所示(电极材料为石墨)。

稀硫酸 r 阴矗交换膜① 图中a极要连接电源的 (填“正”或“负”)极，C 口流出的物质是 o② SO厂放电的电极反响式为 O③ 电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因： 答案 ①负 硫酸 ②SOF-2e + H2O=SOF+2H+③水为弱电解质，存在压0 H++OH",在阴极H+放电生成H2, c(H+)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增加解析根据Na*、SOF的移向判断阴、阳极Na*移向阴极区,a极应接电源负极，b极应接电源正极,其电极反响式分别为阳极：SO厂一2e—+H2O=SO厂+ 2H+阴极：2H2O+2e=田 f +20H所以从C 口流出的是H2SO4,在阴极区，由于H*放电，破坏了水的电离平衡，c(H+)减小，c(OH—)增 大，生成NaOH,碱性增强，从B 口流出的是浓度较大的NaOH溶液⑷用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NOD3成为环境修复研究的热点之一Fe复原水体中的NO］的 反响原理如图1所示① 作负极的物质是 O② 正极的电极反响式是 图1 图22-迁移,) 极 -固体电解质他- / P /R答案 ①铁 ② NO： + 8e-+l 0H+=NHl + 3H2O(5)通过NO,传感器可监测NO》的含量，其工作原理示意图如图2所示。

Pt电极上发生的是 反响(填“氧化”或“复原”)0②写出NiO电极的电极反响式： 答案 ①复原 ②NO +2一 - 2e~=NO2。