1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 微专题微专题 12电化学原理在污染治理中的应用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。 1利用反应 6NO28NH3=7N212H2O 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，装置如图所示，下列说法不正确的是() A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 极反应式为 2
2、NH36e =N26H D当有 4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为 0.8 mol 答案C 解析由反应 6NO28NH3=7N212H2O 可知， 反应中 NO2为氧化剂， NH3为还原剂， 则 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，防止二氧化氮反应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，则负极电极反应式为 2NH36e 6OH=N2 6H2O， 故 C 错误； 当有 4.48 L NO2(标准状况)即
3、0.2 mol 被处理时， 转移电子为 0.2 mol(40)0.8 mol， 故 D 正确。 2铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物 NO 通常用含 Ce4 的溶液吸收，生成 HNO2、NO 3，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 ， 其原理如图所示。 下列说法正确的是( ) AH 由右室进入左室 BCe4 从电解槽的 c 口流出，且可循环使用 C阴极的电极反应式： 2022 高中化学新教材同步讲义资料 2HNO26H 6e=N24H2O D若用甲烷燃料电池作为电源，当消耗标准状况下 33.6 L 甲烷时，理论上可转化 HNO22 mol 答案C 解析
4、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 3，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 Ce4， 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， 阴极电极反应式为 2HNO26H 6e=N2 4H2O，正确；D 项，标准状况下， 33.6 L 甲烷参与反应转移电子物质的量为33.68 22.4 mol12 mol，理论上可转化 HNO2的物质的量为 122
5、6 mol4 mol，错误。 3(2018全国卷，13)最近我国科学家设计了一种 CO2H2S 协同转化装置，实现对天然气中 CO2 和 H2S 的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为 ZnO石墨烯(石墨烯包裹的 ZnO)和石墨烯，石墨 烯电极区发生反应为： EDTAFe2 e=EDTAFe3 2EDTAFe3 H2S=2HS2EDTAFe2 该装置工作时，下列叙述错误的是() A阴极的电极反应：CO22H 2e=COH2O B协同转化总反应：CO2H2S=COH2OS C石墨烯上的电势比 ZnO石墨烯上的低 D若采用 Fe3 /Fe2取代 EDTAFe3/EDTAFe2，溶液需为酸性 答
6、案C 解析由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则 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，电解时阴极反应式为 CO22H 2e=COH2O，A 项正确；将阴、阳两极反应式合 并可得总反应式为 CO2H2S=COH2OS，B 项正确；Fe3 、Fe2只能存在于酸性溶液中，D 项正确。 4 (2019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。 反应原理为 2H2S(g) 2022 高中化学新教材同步讲义资料 O2(g)=S2(s)2H2O(l)H632
7、 kJmol 1。如图为质子膜 H2S 燃料电池的示意图。下列说法正确的 是() A电极 a 为电池的正极 B电极 b 上发生的电极反应为 O22H2O4e =4OH C电路中每流过 4 mol 电子，电池内部释放 632 kJ 热能 D每 17 g H2S 参与反应，有 1 mol H 经质子膜进入正极区 答案D 解析由 2H2SO2=S22H2O 得出负极 H2S 失电子发生氧化反应，则 a 为电池的负极，故 A 错误； 正极 O2得电子发生还原反应，所以电极 b 上发生的电极反应为 O24H 4e=2H2O，故 B 错误；电路 中每流过 4 mol 电子，则消耗 1 mol 氧气，但该装
8、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 17 g 34 gmol 10.5 mol H2S参与反应， 则消耗0.25 mol氧气， 则根据O24H 4e=2H2O 可知，有 1 mol H 经质子膜进入正极区，故 D 正确。 5按照要求回答下列问题。 (1)工业上，在强碱性条件下用电解法除去废水中的 CN ，装置如图所示，依次发生的反应有： .CN 2e2OH=CNOH2O .2Cl 2e=Cl2 .3Cl22CNO 8OH=N26Cl2CO2 34H2O a 为电源_极。 通电过程中溶液 pH 不断_(填“增大”“减小”或“不变”)。 除去 1 mol
9、CN ，外电路中至少需要转移_ mol 电子。 为了使电解池连续工作，需要不断补充_。 答案正减小5NaOH 和 NaCl 解析电解时铁电极作阴极， 则 b 为电源负极， a 为电源正极； 阴极反应式为： 2H2O2e =2OH H2，根据反应、及阴极反应式可知，通电过程中消耗 OH的量大于生成 OH的量，故溶液 2022 高中化学新教材同步讲义资料 pH 不断减小；反应转移 2e ，反应转移 6e，故除去 1 mol CN ，外电路中至少需要转移 2 mol1 26 mol5 mol 电子；通电过程中 OH 不断被消耗，且有部 分 Cl2逸出，为了使电解池连续工作，需要不断补充 NaOH 和
10、 NaCl。 (2)利用如图所示装置(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。 阴极的电极反应式为：_； 阳极的电极反应式为：_； 电解时，H 通过阳离子交换膜的移动方向是_。 答案2HSO 32H 2e=S2O2 42H2O SO22H2O2e =SO2 44H 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 HSO 3被还原为 S2O2 4。根据电解原理，阳极上发生氧化反应而阴极上发生还原反应，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
11、，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。 (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，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。 图中 a 极要连接电源的_(填“正”或“负”)极，C 口流出的物质是_。 SO 2 3放电的电极反应式为_。 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：_ _。 答案负硫酸SO2 32e H2O=SO2 42H 水为弱电解质，存在 H2OH OH， 在阴极
12、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 、SO2 3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， 2022 高中化学新教材同步讲义资料 其电极反应式分别为 阳极：SO2 32e H2O=SO2 42H 阴极：2H2O2e =H22OH 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。 (4)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO 3)已成为环境修复研究的热点之一。 Fe 还原水体中的 NO 3的 反应原理如图 1 所示。 作负极的物质是_。 正极的电极反应式是_。 答案铁NO 38e 10H=NH 43H2O (5)通过 NOx传感器可监测 NOx的含量，其工作原理示意图如图 2 所示。 Pt 电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。 写出 NiO 电极的电极反应式：_。 答案还原NOO2 2e=NO2
