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專題講座(六)隔膜在電化學(xué)的作用
第一部分:高考真題感悟
1.(2020·海南·高考真題)某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示,下列說(shuō)法正確的是
A.電池可用于乙醛的制備
B.b電極為正極
C.電池工作時(shí),a電極附近pH降低
D.a(chǎn)電極的反應(yīng)式為O2+4e--4H+=2H2O
2.(2020·山東·高考真題)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置,利用微生物處理有機(jī)廢水獲得
電能,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化?,F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含
CH3COO-的溶液為例)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+
B.隔膜1為陽(yáng)離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜
C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),模擬海水理論上除鹽58.5g
D.電池工作一段時(shí)間后,正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2:1
3.(2020·山東·高考真題)采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如下圖
所示。忽略溫度變化的影響,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O4e4HO2
B.電解一段時(shí)間后,陽(yáng)極室的pH未變
C.電解過程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移
D.電解一段時(shí)間后,a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量
4.(2021·天津·高考真題)如下所示電解裝置中,通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成,F(xiàn)e2O3逐漸溶解,下列
判斷錯(cuò)誤的是
..
A.a(chǎn)是電源的負(fù)極
B.通電一段時(shí)間后,向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出現(xiàn)紅色
C.隨著電解的進(jìn)行,CuCl2溶液濃度變大
D.當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí),至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)
5.(2022·山東·高考真題)設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定,借助其降解乙酸鹽生
成CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2+,工作時(shí)保持厭氧環(huán)境,并定時(shí)將乙室溶液
轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì),右側(cè)裝置為原電池。下列說(shuō)法正確的是
A.裝置工作時(shí),甲室溶液pH逐漸增大
B.裝置工作一段時(shí)間后,乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸
C.乙室電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2+2H2O+e-=Li++Co2++4OH-
D.若甲室Co2+減少200mg,乙室Co2+增加300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移
第二部分:最新模擬精練
完卷時(shí)間:50分鐘
一、選擇題(每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng),共12*5分)
1.(2022·廣西柳州·模擬預(yù)測(cè))科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型ZnCO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如下,電極
為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等,為解決環(huán)境和能源問題提
供了一種新途徑。下列說(shuō)法正確的是
A.放電時(shí),負(fù)極區(qū)pH升高
B.放電時(shí),1molCO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為4mol
C.充電時(shí),Zn電極連電源正極
D.充電時(shí),產(chǎn)生22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)O2,生成的Zn為130g
2.(2022·廣西玉林·一模)水是魚類賴以生存的環(huán)境,較好的水質(zhì)能減少魚類疾病的發(fā)生,更有利于魚類
的生長(zhǎng)和生存。世界水產(chǎn)養(yǎng)殖協(xié)會(huì)網(wǎng)介紹了一種利用電化學(xué)原理凈化魚池中水質(zhì)的方法,
其裝置如圖所示。
下列說(shuō)法正確的是
A.Y為電源的正極
B.陰極反應(yīng)式為2NO-3+10e-+12H+=N2+6H2O
C.將該裝置放置于高溫下,可以提高其凈化效率
D.若BOD為葡萄糖(C6Hl2O6),則1mol葡萄糖被完全氧化時(shí),理論上電極上流出22mole-
3.(2022·河南河南·二模)天津大學(xué)某科研團(tuán)隊(duì)利用電解原理,實(shí)現(xiàn)了兩電極體系中甲酸和辛腈的高選擇
性合成,其工作原理如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是
注:不考慮電極的副反應(yīng)。
A.Ni2P電極與直流電源的負(fù)極相連
B.通電一段時(shí)間后,In/In2O3-x電極附近溶液的pH不變
C.工作時(shí),每轉(zhuǎn)移2mol電子陰極室和陽(yáng)極室中溶液的質(zhì)量變化相差46g
D.理論上整個(gè)反應(yīng)過程的原子利用率為100%
4.(2022·江西江西·模擬預(yù)測(cè))我國(guó)學(xué)者開發(fā)了一種新型高效電解析氫(HER)催化劑,大幅降低了電解所
需的電壓,同時(shí)可將H2S氣體變廢為寶。其工作原理如圖所示,下列說(shuō)法正確的是
A.Y電極可選擇鐵
B.X的電極反應(yīng)式為2H2O2e=H22OH
C.吸收H2S的反應(yīng)的離子方程式為H2S2Fe32Fe2S2H
D.當(dāng)回收32t硫時(shí),理論上有2106molH通過M由a流向b
5.(2022·河南開封·一模)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖所示,a和b為兩個(gè)電極,其中之一為單質(zhì)鉀。關(guān)于該電池,
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.正極反應(yīng)式為O2+2e—+K+=KO2
B.隔膜允許K+通過,不允許O2通過
C.放電時(shí),電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極
D.用此電池電解CuCl2溶液,理論上消耗3.9gK時(shí),產(chǎn)生3.2gCu
6.(2022·河南焦作·一模)磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池因特別適于作動(dòng)力方面的應(yīng)用,故稱作磷酸鐵鋰動(dòng)力電
池。磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,充電時(shí)總反應(yīng)是C6+LiFePO4=Li1-xFePO4+LixC6,下列說(shuō)法中錯(cuò)
誤的是
A.LiFePO4作為電池的正極,與鋁箔相連
B.聚合物隔膜將正、負(fù)極隔開,可使電子通過
C.放電時(shí),正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4
D.放電時(shí),Li+從負(fù)極移向正極
7.(2022·安徽池州·模擬預(yù)測(cè))我國(guó)科學(xué)家最近研發(fā)出一種新型納米硅鋰電池,可反復(fù)充電3萬(wàn)次,電池
容量只衰減了不到10%。電池反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xTiO2+LixSi充電LiTiO2+Si。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
放電
A.電池放電時(shí),Li+由N極移向M極
B.電池放電時(shí),電池正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1-xTiO2+xLi++xe-=LiTiO2
C.精制的飽和食鹽水通入陽(yáng)極室
D.負(fù)極質(zhì)量減輕7g時(shí),理論上最多可制得40gNaOH
8.(2022·湖南·模擬預(yù)測(cè))"四室電滲析法"可用來(lái)制備某些化工產(chǎn)品,原理如圖所示,陽(yáng)極室中電解質(zhì)溶
液為稀硫酸,陰極室中電解質(zhì)溶液為稀NaOH溶液。下列說(shuō)法正確的是
A.陰極材料起導(dǎo)電作用,也可以換成銅、鐵、鋁鋰等金屬材料
B.若原料室加入濃NaI溶液,產(chǎn)品室每得到1molHI,陽(yáng)極室溶液減少9g
C.該裝置的優(yōu)點(diǎn)之一為電解后在陰極一定可以得到較濃的氫氧化鈉溶液
D.若原料室加入濃NaH2PO2溶液,陽(yáng)極室電解質(zhì)溶液用H3PO2溶液代替稀硫酸,并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室
間的陽(yáng)膜,會(huì)更有利于制備H3PO2
9.(2022·吉林吉林·模擬預(yù)測(cè))利用如圖HCOOH燃料電池裝置,獲得電能的同時(shí)還可以得到KHCO3、
K2SO4。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.通入O2的電極為電池正極
B.放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì)X為H2SO4
C.負(fù)極電極反應(yīng)式為HCOO-+2OH-_2e-=HCO-3+H2O
D.每生成1molKHCO3,有1molK+
通過陽(yáng)離子膜
10.(2022·陜西·西安中學(xué)模擬預(yù)測(cè))乙醛酸是一種重要的化工中間體,可采用如下圖所示的電化學(xué)裝置
合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-,并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說(shuō)法
不正確的是
A.鉛電極連接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng)
B.陽(yáng)極區(qū),Br2是氧化劑,把乙二醛氧化成乙醛酸
C.雙極膜中間層中的OH-在外電場(chǎng)作用下向石墨電極方向遷移
D.外電路中遷移2mol電子,理論上能制得2mol乙醛酸
11.(2022·湖北·華中師大一附中模擬預(yù)測(cè))利用硫酸錳溶液可通過離子交換膜組合工藝獲得Mn、MnO2、
H2SO4,原理如圖所示:
下列說(shuō)法中正確的是
A.交換膜a為陰離子交換膜
B.陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Mn2++2e-+2H2O=MnO2+4H+
C.陰極區(qū)若pH過低,則錳的產(chǎn)率降低,此時(shí)陰極副產(chǎn)物為H2
D.電解過程中,每有0.2NA個(gè)電子通過,可產(chǎn)生9.8gH2SO4
12.(2022·寧夏石嘴山·模擬預(yù)測(cè))電滲析法是海水淡化的常用方法之一、一種利用微生物對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)
行處理的電化學(xué)裝置如圖所示,該裝置在廢水處理的同時(shí)還可以進(jìn)行海水淡化。下列說(shuō)法正確的是
A.該裝置工作時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,M為正極
B.X為陰離子交換膜,Y為陽(yáng)離子交換膜
C.M極電極反應(yīng)式為CH3CHO+10OH--10e-=2CO2+7H2O
D.當(dāng)有1molNa+通過離子交換膜時(shí),N極消耗的空氣體積約為26.7L
二、主觀題(共3小題,共40分)
13.(2020·河北·磁縣第二中學(xué)模擬預(yù)測(cè))(14分)鋼鐵工業(yè)是國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ),鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可
見,為此每年國(guó)家損失大量資金。
(1)鋼鐵腐蝕主要是吸氧腐蝕,該腐蝕過程中的正極電極反應(yīng)式為:_____________
(2)為了降低某水庫(kù)的鐵閘門被腐蝕的速率,可以采用圖①所示的方案,其中焊接在鐵閘門上的固體材料R
可以采用________。
A.銅
B.鈉
C.鋅
D.石墨
(3)圖②所示的方案也可以降低鐵閘門的腐蝕速率,其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的__________極。
(4)鋼鐵的防護(hù)除了用電化學(xué)保護(hù)方法之外,在鋼鐵制品表面鍍銅也可以有效地防止其腐蝕,電鍍的裝置如
圖所示:
①電鍍裝置圖的"直流電源"中,______填"a"或"b"是正極。Fe電極反應(yīng)式為_________;
②接通電源前,裝置圖中的銅、鐵兩個(gè)電極質(zhì)量相等,電鍍完成后,將兩個(gè)電極取出,用水小心沖洗干凈、
烘干,然后稱量,二者質(zhì)量之差為5.12g,由此計(jì)算電鍍過程中電路中通過電子的物質(zhì)的量為________。
③上述鐵鍍件破損后,鐵更容易被腐蝕。請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明鍍銅鐵鍍件破損后,鐵更容易被腐蝕的原因:______。
14.(2021·北京·模擬預(yù)測(cè))(12分)回答下列問題
(1)氫碘酸也可以用"電解法"制備,裝置如圖所示。其中雙極膜(BPM)是陰、陽(yáng)復(fù)合膜,在直流電的作用下,
陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-;AB為離子交換膜。
①B膜最佳應(yīng)選擇___________。
②陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是___________。
③少量的I-因濃度差通過BPM膜,若撤去A膜,其缺點(diǎn)是___________。
(2)利用電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)可以在電解槽中持續(xù)產(chǎn)生·OH,使處理含苯酚(C6H5OH)廢水更加高效,裝置如
下圖所示。已知a極主要發(fā)生的反應(yīng)是O2生成H2O2,然后在電解液中產(chǎn)生·OH并迅速與苯酚反應(yīng)。
①b極連接電源的___________極(填"正"或"負(fù)")。
②a極的電極反應(yīng)式為___________。
③除電極反應(yīng)外,電解液中主要發(fā)生的反應(yīng)方程式有___________。
15.(2022·重慶·三模)(14分)回答下列問題:
(1)我國(guó)某科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種電解裝置,將CO2和NaCl高效轉(zhuǎn)化為CO和NaClO,原理如圖1所示:
通入CO2氣體的一極為_______(填"陰極"、"陽(yáng)極"、"正極"或"負(fù)極"),寫出該極的電極反應(yīng)式:_______。
(2)全釩液流電池是利用不同價(jià)態(tài)的含釩離子在酸性
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