陳曉利電解原理的應(yīng)用污染物的處理

微專題：電解原理的應(yīng)用-

電解法處理廢水、廢氣武漢市新洲區(qū)第一中學(xué)

陳曉利電解法在水處理中的應(yīng)用是指應(yīng)用電解的機(jī)理，使廢水中有害物質(zhì)在電解過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無(wú)害物質(zhì)或沉淀以實(shí)現(xiàn)凈化的方法。電化學(xué)氧化技術(shù)可以分為直接電解氧化和間接電解氧化?？碱}中常見電解法用于處理含鉻廢水、含氰廢水、含硫或氮氧化物廢氣。一、還原法例1、工業(yè)廢水鉻污染處理。（1）工業(yè)上采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7，其轉(zhuǎn)化原理為_______________________（2）要將Cr(Ⅵ)轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ)常見的處理方法是電解法。將含Cr2O72－的廢水通入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，在酸性環(huán)境中，加入適量的NaCl進(jìn)行電解，使陽(yáng)極生成的Fe2＋和Cr2O72－發(fā)生反應(yīng)，其離子方程式為_________________________________________陰極上Cr2O72－、H＋、Fe3＋都可能放電。若Cr2O72－放電，則陰極的電極反應(yīng)式為___________________________陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，c(H＋)增大，2CrO42－＋2H＋=Cr2O72－＋H2OCr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋

=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2OCr2O72－＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O練習(xí)1：（選修1課本p106）電解法處理酸性含鉻廢水（主要含有Cr2O72-）時(shí)，以鐵板作陰、陽(yáng)極，處理過(guò)程中存在反應(yīng)Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去，下列說(shuō)法不正確的是（）A.陽(yáng)極反應(yīng)為Fe-2e-

═Fe2+B.電解過(guò)程中廢水的pH不發(fā)生變化C.過(guò)程中有Fe(OH)3沉淀生成D.電路中每轉(zhuǎn)移12mol電子，最多有1molCr2O72-被還原二、氧化法例2：工業(yè)上，在強(qiáng)堿性條件下用電解法除去廢水中的CN－，裝置如圖所示，依次發(fā)生的反應(yīng)有：ⅰCN--2e-＋2OH-＝CNO-＋H2Oⅱ2Cl--2e-＝Cl2↑ⅲ3Cl2+2CNO-+8OH-

═N2+6Cl-+2CO32-+4H2O①a為電源________極。②通電過(guò)程中溶液pH不斷______。③除去1molCN－，外電路中至少轉(zhuǎn)移___mol電子。④為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補(bǔ)充___。

離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜，也稱為離子選擇透過(guò)性膜。1.類型:(1)陽(yáng)離子交換膜,簡(jiǎn)稱陽(yáng)膜,只允許陽(yáng)離子通過(guò),不允許陰離子通過(guò)。(2)陰離子交換膜,簡(jiǎn)稱陰膜,只允許陰離子通過(guò),不允許陽(yáng)離子通過(guò)。(3)質(zhì)子交換膜,只允許H+通過(guò),不允許其他陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)。2.功能：使離子選擇性定向移動(dòng)，平衡整個(gè)溶液的_______________。電荷或離子濃度3.工作原理：4.交換膜在電化學(xué)中的作用？例3：三室電解池電解法處理有毒氣體NO并制備NH4NO3，其工作原理如圖所示，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，需補(bǔ)充物質(zhì)A，A是________，說(shuō)明理由：_____________________。A練習(xí)1．（三維設(shè)計(jì)p104）電解降解法可用于治理水體硝酸鹽污染，將NO3－降解成N2的電解裝置如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A．電源的正極為b極B．電解時(shí)H＋從膜右側(cè)遷移到膜左側(cè)C．Ag-Pt電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑D．若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為1.204×1024，生成N2

5.6g練習(xí)2.（三維設(shè)計(jì)作業(yè)p168）電解法處理含氮氧化物廢氣，可回收硝酸，具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)室模擬電解法吸收NOx的裝置如圖所示(圖中電極均為石墨電極)。若用NO2氣體進(jìn)行模擬電解法吸收實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：①寫出電解時(shí)NO2發(fā)生的電極反應(yīng)：__________________________。②若有標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LNO2被吸收，通過(guò)陽(yáng)離子交換膜的H＋為_____mol。練習(xí)3.（三維設(shè)計(jì)作業(yè)p166）堿吸—電解法處理硫酸廠煙氣中SO2的流程和電解過(guò)程如下圖。問(wèn)題：（1）半透膜Ⅰ為

，半透膜Ⅱ?yàn)?/p>

（2）電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為

（3）若1mol氣體G，則有

molM離子移向左室電化學(xué)降解治理水中硝酸鹽污染。在酸性條件下，電化學(xué)降解NO3－的原理如下圖所示，①電源正極為

（填A(yù)或B），陰極反應(yīng)式為

。②若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為

g。A2NO3－

+10e－+12H+

=

N2↑+

6H2O14.4

鞏固訓(xùn)練課堂小結(jié)一、電解原理電解產(chǎn)物的判斷(1)陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷陽(yáng)極上陰離子的放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO4－>F－。即：活性陽(yáng)極(金屬)>無(wú)氧酸根離子>OH－>含氧酸根離子>F－。(2)陰極產(chǎn)物的判斷陰極陽(yáng)離子的放電順序二、電解原理的應(yīng)用氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金電解原理處理廢水、廢氣1、還原法2、氧化法3、膜交換法電極方程式的書寫離子交換膜類型