重難點(diǎn)突破離子交換膜的分析與應(yīng)用

離子交換膜的分析與應(yīng)用目錄TOC\o"13"\p""\h\z\u12【真題研析·規(guī)律探尋】2考點(diǎn)一“單膜”池2考點(diǎn)二“雙膜”池11考點(diǎn)三“多膜”池13【核心提煉·考向探究】141．隔膜的作用142．離子交換膜的類(lèi)型143．離子交換膜類(lèi)型的判斷16【題型特訓(xùn)·命題預(yù)測(cè)】16題型一“單膜”池16題型二“雙膜”池30題型三“多膜”池35考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析“單膜”池2023?湖北省選擇性考試10題，3分；2023?山東卷11題，4分；2022?山東卷13題，4分；2023?浙江省6月選考13題，3分；2023?北京卷5題，3分；2023?全國(guó)甲卷12題，6分；2023?廣東卷16題，3分；2022?湖南選擇性考試8題，3分；2022·浙江省1月選考21題，2分；2022·浙江省6月選考21題，2分；2021?全國(guó)甲卷13題，6分；2021?湖北選擇性考試15題，3分【命題規(guī)律】近年來(lái)，新型電化學(xué)裝置中的“膜”層出不窮，高考試題中往往以此為契入點(diǎn)，考查電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜,又稱(chēng)離子交換膜?？煞秩?lèi)：(1)陽(yáng)離子交換膜，簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，即允許H＋和其他陽(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(chēng)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)。【命題預(yù)測(cè)】預(yù)測(cè)2024年這類(lèi)試題將以“文字?jǐn)⑹?離子交換膜+電化學(xué)裝置圖”的方式呈現(xiàn)，考查的并不是離子交換膜的具體結(jié)構(gòu)，而是以離子交換膜在化學(xué)電源、電解制備物質(zhì)或電滲析等方面的實(shí)際應(yīng)用為載體，考查電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及基本的化學(xué)思想與方法“雙膜”池2021?遼寧選擇性考試13題，3分；2021?天津卷11題，3分；2021?廣東選擇性考試16題，3分“多膜”池考點(diǎn)一“單膜”池1．(2023?湖北省選擇性考試，10)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為mol·1。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．b電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OHB．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過(guò)PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2mol·1【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽(yáng)極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e=H2↑+2OH，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH4e=O2↑+2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑。A項(xiàng)，b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e=H2↑+2OH，故A正確；B項(xiàng)，該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)Cl2生成且KOH濃度不變，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH4e=O2↑+2H2O，為保持OH離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH離子要通過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；C項(xiàng)，電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動(dòng)能高的水可穿過(guò)PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；D項(xiàng)，由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為mol·1，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是mol·1，故D錯(cuò)誤；故選D。2．(2023?山東卷，11)(雙選)利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作。下列說(shuō)法正確的是()A．甲室電極為正極B．隔膜為陽(yáng)離子膜C．電池總反應(yīng)為：D．NH3擴(kuò)散到乙室將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響【答案】CD【解析】A項(xiàng)，向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作，則甲室電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成，因此甲室電極為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，再原電池內(nèi)電路中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，若隔膜為陽(yáng)離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動(dòng)，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽(yáng)離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，左側(cè)負(fù)極是，正極是，則電池總反應(yīng)為：，故C正確；D項(xiàng)，NH3擴(kuò)散到乙室會(huì)與銅離子反應(yīng)生成，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對(duì)電池電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生影響，故D正確。故選CD。3．(2022?山東卷，13)(雙選)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+4H+=Li++Co2++4OHD．若甲室Co2+減少，乙室Co2+增加，則此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】A項(xiàng)，依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時(shí)，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，Co2+在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO失去電子后，Na+通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行裕芤簆H減小，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，對(duì)于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時(shí)得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O，因此電池工作一段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C項(xiàng)，電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH，乙室電極反應(yīng)式為：LiCoO2+e+4H+=Li++Co2++2H2O，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若甲室Co2+減少200mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e)=，乙室Co2+增加300mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e)=，說(shuō)明此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD。4.(2023?浙江省6月選考，13)氯堿工業(yè)能耗大，通過(guò)如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說(shuō)法不正確的是()A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：2H2O＋2e=H2↑＋2OHC．應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過(guò)提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來(lái)降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】A項(xiàng)，電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽(yáng)極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e=4OH，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；D項(xiàng)，改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過(guò)反應(yīng)物的氧化性來(lái)降低電解電壓，減少能耗，故D正確。故選B。5.(2023?北京卷，5)回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2，實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。下列說(shuō)法不正確的是()A．廢氣中SO2排放到大氣中會(huì)形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO3的水解程度大于HCO3的電離程度C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2D．裝置中的總反應(yīng)為SO32+CO2+H2Oeq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))HCOOH+SO42【答案】C【解析】A項(xiàng)，SO2是酸性氧化物，廢氣中SO2排放到空氣中會(huì)形成硫酸型酸雨，故A正確；B項(xiàng)，裝置a中溶液的溶質(zhì)為NaHCO3，溶液顯堿性，說(shuō)明HCO3的水解程度大于電離程度，故B正確；C項(xiàng)，裝置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2氣體，CO2與NaHCO3溶液不反應(yīng)，不能吸收CO2，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由電解池陰極和陽(yáng)極反應(yīng)式可知，裝置b中總反應(yīng)為SO32+CO2+H2Oeq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))HCOOH+SO42，故D正確；故選C。6．(2023?全國(guó)甲卷，12)用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來(lái)提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是()

A．析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOxTi電極上B．Cl從電極遷移到IrOxTi電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2+12H++12e?=C2H4+4H2OD．每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽(yáng)極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】C【解析】由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOxTi電極為電解池的陽(yáng)極，水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O4e—=O2↑+4H+，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2CO2+12H++12e?=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e?=C2H5OH+3H2O，電解池工作時(shí)，氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室。A項(xiàng)，析氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過(guò)，Cl不能通過(guò)，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式有2CO2+12H++12e?=C2H4+4H2O，故C正確；D項(xiàng)，水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O4e—=O2↑+4H+，每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成0.25molO2，在標(biāo)況下體積為5.6L，故D錯(cuò)誤；故選C。7．(2023?廣東卷，16)用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時(shí)，H2O在雙極膜界面處被催化解離成H+和OH，有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說(shuō)法不正確的是()A．電解總反應(yīng)：NH3·H2O+2O2↑+KOHB．每生成molNH3·H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C．電解過(guò)程中，陽(yáng)極室中的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變D．相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率【答案】B【解析】由信息大電流催化電解KNO3溶液制氨可知，在電極a處KNO3放電生成NH3，發(fā)生還原反應(yīng)，故電極a為陰極，電極方程式為NO3+8e－+7H2O=NH3·H2O+9OH，電極b為陽(yáng)極，電極方程式為4OH4e－=O2↑＋2H2O，“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H＋移向電極a，OH－移向電極b。A項(xiàng)，由分析中陰陽(yáng)極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A正確；B項(xiàng)，每生成molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時(shí)雙極膜處有8molH+進(jìn)入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解過(guò)程中，陽(yáng)極室每消耗4molOH，同時(shí)有4molOH通過(guò)雙極膜進(jìn)入陽(yáng)極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，故C正確；D項(xiàng)，相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H+和OH，可提高氨生成速率，故D正確；故選B。8．(2022?湖南選擇性考試，8)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．海水起電解質(zhì)溶液作用B．N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O+2e=2OH+H2↑C．玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D．該鋰海水電池屬于一次電池【答案】C【解析】鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li+2H2O═2LiOH+H2↑，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)ie=Li+，N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e=2OH+H2↑。A項(xiàng)，海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；B項(xiàng)，N為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e=2OH+H2↑，故B正確；C項(xiàng)，Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，但不能傳導(dǎo)離子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確；故選C。9．(2022·浙江省1月選考，21)pH計(jì)是一種采用原電池原理測(cè)量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電極(在特制玻璃薄膜球內(nèi)放置已知濃度的HCl溶液，并插入Ag—AgCl電極)和另一Ag—AgCl電極插入待測(cè)溶液中組成電池，pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：pH=(E常數(shù))/0.059。下列說(shuō)法正確的是()A．如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢(shì)低，則該電極反應(yīng)式為：AgCl(s)+e=Ag(s)+Cl(0.1mol·L1)B．玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化C．分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì)，可得出未知溶液的pHD．pH計(jì)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】C【解析】A項(xiàng)，如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢(shì)低，則該電極為負(fù)極、負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而不是還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，已知：pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：pH=(E常數(shù))/0.059，則玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)的變化，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，pH與電池的電動(dòng)勢(shì)E存在關(guān)系：pH=(E常數(shù))/0.059，則分別測(cè)定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動(dòng)勢(shì)，可得出未知溶液的pH，C正確；D項(xiàng)，pH計(jì)工作時(shí)，利用原電池原理，則化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤；故選C。10．(2022·浙江省6月選考，21)通過(guò)電解廢舊鋰電池中的LiMn2O4可獲得難溶性的Li2CO3和MnO2，電解示意圖如下(其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過(guò)。電解過(guò)程中溶液的體積變化忽略不計(jì))。下列說(shuō)法不正確的是()A．電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O+Mn2+2e=MnO2+4H+C．電解一段時(shí)間后溶液中Mn2+濃度保持不變D．電解結(jié)束，可通過(guò)調(diào)節(jié)除去Mn2+，再加入Na2CO3溶液以獲得Li2CO3【答案】C【解析】A項(xiàng)，由電解示意圖可知，電極B上Mn2+轉(zhuǎn)化為了MnO2，錳元素化合價(jià)升高，失電子，則電極B為陽(yáng)極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B項(xiàng)，由電解示意圖可知，電極B上Mn2+失電子轉(zhuǎn)化為了MnO2，電極反應(yīng)式為：2H2O+Mn2+2e=MnO2+4H+，B正確；C項(xiàng)，電極A為陰極，LiMn2O4得電子，電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4+6e+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依據(jù)得失電子守恒，電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反應(yīng)生成了Mn2+，Mn2+濃度增大，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解池總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，電解結(jié)束后，可通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH將錳離子轉(zhuǎn)化為沉淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確；故選C。11．(2021?全國(guó)甲卷，13)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果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)作用下分別問(wèn)兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是()A．KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：+2H++2e=+H2OC．制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D．雙極膜中間層中的在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移【答案】D【解析】該裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽(yáng)極，陽(yáng)極上Br被氧化為Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場(chǎng)作用下移向陰極，OH移向陽(yáng)極。A項(xiàng)，KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中除作電解質(zhì)外，同時(shí)還是電解過(guò)程中陽(yáng)極的反應(yīng)物，生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽(yáng)極上為Br失去電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解過(guò)程中陰陽(yáng)極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為1mol，因此制得2mol乙醛酸時(shí)，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由上述分析可知，雙極膜中間層的H+在外電場(chǎng)作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；故選D。12．(2021?湖北選擇性考試，15)Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H濃度的增大會(huì)轉(zhuǎn)化為CrO3。電解法制備CrO3的原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電解時(shí)只允許H通過(guò)離子交換膜B．生成O2和H2的質(zhì)量比為8:1C．電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液OH的濃度增大D．CrO3的生成反應(yīng)為：Cr2O2＋2H＝2CrO3＋H2O【答案】A【解析】左側(cè)電極上產(chǎn)生O2，右側(cè)電極上產(chǎn)生H2，說(shuō)明左極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e＝4H＋O2↑，左側(cè)制備三氧化鉻：Cr2O2＋2H＝2CrO3＋H2O；右極為陰極，電極反應(yīng)式為4H2O＋4e＝4OH＋2H2↑。在陽(yáng)極區(qū)參與反應(yīng)制備三氧化鉻，故不通過(guò)離子交換膜，通過(guò)交換膜向陰極區(qū)遷移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電子守恒，產(chǎn)生O2、H2的質(zhì)量之比為32:4＝8:1，B項(xiàng)正確；由陰極反應(yīng)式知，陰極產(chǎn)生OH；如果陰極通過(guò)交換膜向左側(cè)遷移，OH必然會(huì)中和H，與題意相矛盾，所以，鈉離子由左側(cè)向右側(cè)遷移，陰極區(qū)氫氧化鈉溶液濃度增大，C項(xiàng)正確；根據(jù)原料和產(chǎn)物組成知，Cr2O2＋2H＝2CrO3＋H2O；D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)二“雙膜”池1．(2021?遼寧選擇性考試，13)利用(Q)與電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過(guò)膜電極，溶液不能通過(guò)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為電源負(fù)極 B．溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變C．在M極被還原 D．分離出的從出口2排出【答案】C【解析】由題干信息可知，M極發(fā)生的是由Q轉(zhuǎn)化為的過(guò)程，該過(guò)程是一個(gè)還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)為：+2H2O+2e=+2OH，故與M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：2e=+2H+，b極為電源正極。A項(xiàng)，由分析可知，a為電源負(fù)極，A正確；B項(xiàng)，由分析可知，根據(jù)電子守恒可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B正確；C項(xiàng)，由分析可知，整個(gè)過(guò)程CO2未被還原，CO2在M極發(fā)生反應(yīng)為CO2+OH=HCO3，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由題干信息可知，M極上CO2發(fā)生反應(yīng)為：CO2+OH=HCO3被吸收，HCO3向陽(yáng)極移動(dòng)，N極上發(fā)生的反應(yīng)為：HCO3+H+=H2O+CO2↑，故分離出的CO2從出口2排出，D正確；故選C。2．(2021?天津卷，11)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)【答案】C【解析】通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，說(shuō)明石墨電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，則電源b為正極，a為負(fù)極，石墨電極Ⅰ為陰極。A項(xiàng)，a是電源的負(fù)極，故A正確；B項(xiàng)，石墨電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，通電一段時(shí)間后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；C項(xiàng)，隨著電解的進(jìn)行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，所以CuCl2溶液濃度變小，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí)，消耗氫離子為0.06mol，根據(jù)陽(yáng)極電極反應(yīng)式2H2O4e=4H++O2，產(chǎn)生氧氣為0.015mol，體積為336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，故D正確；故選C。3．(2021?廣東選擇性考試，16)鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是()A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽(yáng)離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽(yáng)離子電荷數(shù)，氯離子過(guò)陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動(dòng)，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A項(xiàng)，放電生成的氫離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽(yáng)極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會(huì)在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確；故選D。考點(diǎn)三“多膜”池1．[2014·全國(guó)卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))：①寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：______________________________________________________。②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因：______________________________________________。③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有____________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是__________________________________。【答案】①2H2O－4e－=O2↑＋4H＋②陽(yáng)極室的H＋穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2③POeq\o\al(3－,4)H2POeq\o\al(－,2)或H3PO2被氧化【解析】=O2↑＋4H＋。②H2O放電產(chǎn)生H＋，H＋進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2POeq\o\al(－,2)穿過(guò)陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應(yīng)：H＋＋H2POeq\o\al(－,2)=H3PO2。③如果撤去陽(yáng)膜，H2POeq\o\al(－,2)或H3PO2可能會(huì)被氧化。第一步：分清隔膜類(lèi)型。即交換膜屬于陽(yáng)膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過(guò)隔膜。第二步：寫(xiě)出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步：分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。1．隔膜的作用交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負(fù)極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。在這種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋(鹽橋需要定時(shí)替換或再生)。通過(guò)限制離子遷移，使指定離子在溶液中定向移動(dòng)形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2．離子交換膜的類(lèi)型(1)陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò))以鋅銅原電池為例，中間用陽(yáng)離子交換膜隔開(kāi)①負(fù)極反應(yīng)式：Zn2e=Zn2＋②正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e=Cu③Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)④陽(yáng)離子→透過(guò)陽(yáng)離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(2)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過(guò)，阻止陽(yáng)離子和氣體通過(guò))以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開(kāi)①陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e=H2↑＋2OH②陽(yáng)極反應(yīng)式：2I_2e=I2③陰極產(chǎn)生的OH移向陽(yáng)極與陽(yáng)極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2＋6OH=IO3＋5I＋3H2O④陰離子→透過(guò)陰離子交換膜→電解池陽(yáng)極(或原電池的負(fù)極)(3)質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過(guò))在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e=H2↑②陽(yáng)極反應(yīng)式：CH3COOH8e＋2H2O=2CO2↑＋8H＋③陽(yáng)極產(chǎn)生的H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜移向陰極④H＋→透過(guò)質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)(4)電滲析法將含AnBm的廢水再生為HnB和A(OH)m的原理：已知A為金屬活動(dòng)順序表H之前的金屬，Bn為含氧酸根離子3．離子交換膜類(lèi)型的判斷(1)看清圖示，是否在交換膜上標(biāo)注了陰、陽(yáng)離子，是否標(biāo)注了電源的正、負(fù)極。是否標(biāo)注了電子流向、電荷流向等，明確陰、陽(yáng)離子的移動(dòng)方向。(2)根據(jù)電解池中陰、陽(yáng)離子的移動(dòng)方向，結(jié)合題中給出的已知信息，找出物質(zhì)生成或消耗的電極區(qū)域，確定移動(dòng)的陰、陽(yáng)離子，從而推知離子交換膜的種類(lèi)。4．電解池中某極區(qū)溶液質(zhì)量變化與pH分析。在含有離子交換膜的電解池中，要判斷一個(gè)極區(qū)溶液質(zhì)量或溶液pH的變化，應(yīng)綜合考慮電極反應(yīng)引起的溶液質(zhì)量變化和通過(guò)離子交換膜、離子的遷移引起的質(zhì)量變化。如：下列裝置中每通過(guò)1mol電子，稀硫酸的變化：(1)b極的電極反應(yīng)為2H2O4e=O2↑+4H+，通過(guò)1mol電子時(shí)，有0.5molH2O放電，產(chǎn)生1molH+。(2)通過(guò)1mol電子時(shí)，有1molH+從稀硫酸中通過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入產(chǎn)品室。因此通過(guò)1mol電子時(shí)，稀硫酸中反應(yīng)消耗0.5molH2O，生成的O2逸出，生成的H+遷移至產(chǎn)品室，則質(zhì)量減少9g。稀硫酸中H+的物質(zhì)的量不變，若不考慮溶液體積變化，則溶液pH不變。題型一“單膜”池1．(2024·云南省部分名校高三理科綜合能力測(cè)試)鎳氫電池的工作原理如圖所示，放電時(shí)，電流由a極經(jīng)外電路流向b極。下列敘述正確的是()A．放電時(shí)，b極發(fā)生還原反應(yīng)B．充電時(shí)，a極與電流負(fù)極連接C．放電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為NiO(OH)+e+H2O=Ni(OH)2+OHD．充電時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為MHx+OHe=MHx1+H2O【答案】C【解析】A項(xiàng)，放電時(shí)，電流由a極向b極，說(shuō)明a極為正極，b極為負(fù)極，b極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，a為陽(yáng)極，與電源正極連接，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)，a極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NiO(OH)+e+H2O=Ni(OH)2+OH，故C正確；D項(xiàng)，充電時(shí)，b極為陰極，電極反應(yīng)式為MHx－1＋H2O＋e－＝MHx＋OH－，故D錯(cuò)誤；故選C。2．(2024·河南·高三湘豫名校聯(lián)考聯(lián)盟高三聯(lián)考)KMnO4是一種重要的化學(xué)試劑，電解K2MnO4及某種稀堿性溶液可得到KMnO4、KOH，其工作原理如圖所示(電極材料是鐵與鉑)，電解中M電極周?chē)芤褐饾u變成紫紅色，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電極電勢(shì)：a＞bB．N電極電極反應(yīng)式為2H2O+2e=2OH+H2↑C．當(dāng)電路中有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，會(huì)有78g離子通過(guò)X膜D．M電極是鐵、N電極是鉑【答案】D【解析】由M電極周?chē)芤侯伾淖兓纱_定有MO4生成，過(guò)程中錳元素價(jià)態(tài)升高，由此知M是陽(yáng)極、N是陰極，a是正極、b是負(fù)極。A項(xiàng)，由M電極周?chē)芤侯伾淖兓纱_定有MO4生成，過(guò)程中錳元素價(jià)態(tài)升高，由此知M是陽(yáng)極、N是陰極，a是正極、b是負(fù)極。正極的電極電勢(shì)高于負(fù)極，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，陰極上水中+1價(jià)氫得到電子轉(zhuǎn)化為H2，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，電路中通過(guò)的電子所帶電量與通過(guò)X膜的離子所帶電量相同，故有2molK+通過(guò)X膜，其質(zhì)量為78g，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，若鐵作陽(yáng)極，則MO42無(wú)法放電轉(zhuǎn)化為MO4，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選D。3．(2024·湖北省名校聯(lián)考高三期中)傳統(tǒng)合成氨采用氫氣作為氫源，能耗高，我國(guó)科研機(jī)構(gòu)采用水作為氫源，通過(guò)如圖電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)了常溫下氨的合成。下列說(shuō)法正確的是()A．在陽(yáng)極池中加入鹽酸不影響氣體產(chǎn)物的成分B．隔膜為陽(yáng)離子交換膜，H+通過(guò)該隔膜向左池移動(dòng)C．不考慮損耗，理論上氨氣和氧氣的產(chǎn)出比[]為D．合成氨過(guò)程中，電子通過(guò)石墨電極流入電源的負(fù)極【答案】B【解析】結(jié)合題意和圖可知，左池為電解池的陰極，發(fā)生氮?dú)獾秒娮赢a(chǎn)生氨氣的還原反應(yīng)，因此左池應(yīng)該與電源負(fù)極相連；而右池則發(fā)生水的放電反應(yīng)，水失去電子生成氧氣與氫離子，為陽(yáng)極，與電源正極相連。A項(xiàng)，陽(yáng)極池加入鹽酸后，優(yōu)先失電子生成，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解過(guò)程中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)得失電子守恒可知，理論上氨氣和氧氣的產(chǎn)出比為4∶3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，石墨電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極上面的電子流入電源的正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選B。4．(2023·廣東省佛山市二模)過(guò)硫酸銨[(NH4)2S2O8]可用作氧化劑、漂白劑。利用電解法在兩極分別生產(chǎn)過(guò)硫酸銨和過(guò)氧化氫的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為外接電源的負(fù)極B．電解總反應(yīng)：O2+2H++2SO42H2O2+S2O82C．陰離子交換膜可用陽(yáng)離子交換膜替代D．電解池工作時(shí)，I室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小【答案】C【解析】S元素化合價(jià)由＋6價(jià)升高為＋7價(jià)，化合價(jià)升高被氧化，故右側(cè)Pt電極為陽(yáng)極，b為外接電源正極，a為外接電源負(fù)極，左側(cè)Pt電極為陰極。A項(xiàng)，a為外接電源的負(fù)極，A正確；B項(xiàng)，陰極氧氣被還原，陽(yáng)極硫酸根被氧化，電解總反應(yīng)正確，B正確；C項(xiàng)，根據(jù)陽(yáng)極產(chǎn)物可知，反應(yīng)需要消耗硫酸根，陰離子交換膜不可用陽(yáng)離子交換膜替代，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解池工作時(shí)，I室溶液中氫離子移向陰極，硫酸根移向陽(yáng)極，消耗硫酸，I室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小，D正確；故選C。5．(2024·江蘇泰州高三期中)科學(xué)家利用氨硼烷設(shè)計(jì)成原電池裝置如題圖所示，常溫下該電池總反應(yīng)為NH3·BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O。下列說(shuō)法正確的是()A．b室為該原電池的負(fù)極區(qū)B．放電過(guò)程中，通過(guò)質(zhì)子交換膜由b室移向a室C．a(chǎn)室的電極反應(yīng)式為NH3·BH3+2H2O6e=4NH4++BO2+6H+D．其他條件不變時(shí)，向H2O2溶液中加入適量溶液能增大電流強(qiáng)度【答案】C【解析】氨硼烷中硼元素化合價(jià)升高，被氧化，是負(fù)極；過(guò)氧化氫中氧元素化合價(jià)降低，被還原，是正極。A項(xiàng)，b室為過(guò)氧化氫溶液，是正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，放電時(shí)，氫離子是陽(yáng)離子，向正極移動(dòng)，應(yīng)有a室移向b室，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，a室為氨硼烷被氧化，失去電子，變成NH4BO2，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，該電解質(zhì)為酸性溶液，加入NaOH溶液不能增大電流強(qiáng)度，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選C。6．(2023·浙江省杭州地區(qū)(含周邊)重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考化)科學(xué)家利用多晶銅高效催化電解CO2制乙烯，原理如圖所示。已知：電解前后電解液濃度幾乎不變。下列說(shuō)法正確的是()A．鉑電極為陽(yáng)極，產(chǎn)生的氣體是O2和CO2B．銅電極的電極反應(yīng)式為2CO2+12HCO3+12e=C2H4+12CO32+4H2OC．通電過(guò)程中，溶液中HCO3通過(guò)陰離子交換膜向右槽移動(dòng)D．當(dāng)電路中通過(guò)0.6mol電子時(shí)，理論上能產(chǎn)生C2H41.12L【答案】A【解析】該電解池的總反應(yīng)方程式為2CO2+2H2O=C2H4+3O2，銅電極為陰極，該電極的電極方程式為14CO2+8H2O+12e=C2H4+12HCO3，鉑電極為陽(yáng)極，該電極的電極方程式為12HCO312e=12CO2↑+3O2↑+6H2O。A項(xiàng)，鉑電極為陽(yáng)極，產(chǎn)生的氣體是O2和CO2，故A正確；B項(xiàng)，銅電極的電極方程式為14CO2+8H2O+12e=C2H4+12HCO3，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，HCO3在鉑電極發(fā)生反應(yīng)，并且電解前后電解液濃度幾乎不變，所以溶液中HCO3通過(guò)陰離子交換膜向左槽移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由銅電極電極方程式分析可知，當(dāng)電路中通過(guò)0.6mol電子時(shí)，理論上能產(chǎn)生0.05molC2H4，在標(biāo)況下，0.05molC2H4的體積為1.12L，該題目沒(méi)有說(shuō)明條件為標(biāo)況，故D錯(cuò)誤；故選A。7．(2024·山東濰坊安丘市三區(qū)縣高三過(guò)程性測(cè)試)西北工業(yè)大學(xué)推出一種新型ZnNO2電池，通過(guò)自供電實(shí)現(xiàn)NO2轉(zhuǎn)化為NH3，裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．b電極為原電池的正極B．裝置工作時(shí)c極區(qū)溶液的pH減小C．d電極反應(yīng)式為NO2+5H2O+6e=NH3+7OHD．裝置工作時(shí)，若消耗6.5gZn，理論上能得到0.03molNH3【答案】C【解析】根據(jù)圖知，左側(cè)裝置能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，則該裝置為原電池，Zn易失電子作負(fù)極，b電極為正極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Zn2e=Zn2+，正極的電極反應(yīng)式為：NO2+e=NO2，b連接石墨c，則c為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O4e=4H++O2↑，d為陰極，電極反應(yīng)式為NO2+7H++6e=NH3+2H2O。A項(xiàng)，根據(jù)以上分析知，a、b和電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，a為負(fù)極，則b為正極，故A正確；B項(xiàng)，c電極上H2O失電子生成O2和H+，電極反應(yīng)式為2H2O4e=4H++O2↑，有氫離子生成，反應(yīng)中轉(zhuǎn)移4mol電子同時(shí)有4molH+通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入d極區(qū)，氫離子的物質(zhì)的量不變，但由于反應(yīng)消耗水，溶液的pH值減小，故B正確；C項(xiàng)，氫離子由陽(yáng)極通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入陰極室，酸性條件下，d電極上NO2得電子生成NH3，電極反應(yīng)式為NO2+7H++6e=NH3+2H2O，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，6.5gZn的物質(zhì)的量為，由Zn2e=Zn2+可知轉(zhuǎn)移0.2mol電子，陰極的電極反應(yīng)式為：NO2+7H++6e=NH3+2H2O，理論上能得到，故D正確；故選C。8．(2023屆·遼寧省鞍山市普通高中第一次質(zhì)量監(jiān)測(cè))工業(yè)電解丙烯腈(CH2=CHCN)制己二腈[NC(CH2)4CN]的原理如圖所示。相關(guān)說(shuō)法正確的是()A．乙室電極反應(yīng)：2H2O4e=O2↑+4H+B．該生產(chǎn)過(guò)程離子交換膜為陰離子交換膜C．甲室碳棒為陽(yáng)極，工作溫度較高電極會(huì)有損失D．生產(chǎn)中若收集氣體，轉(zhuǎn)移電子【答案】A【解析】根據(jù)題意，該裝置為電解池裝置，依據(jù)裝置圖，乙室中有氧氣產(chǎn)生，該電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，根據(jù)電解原理，該電極為陽(yáng)極，碳棒為陰極。A項(xiàng)，乙室中有氧氣產(chǎn)生，根據(jù)電解原理，應(yīng)是OH在該電極放電，即電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，故A正確；B項(xiàng)，丙烯腈轉(zhuǎn)化成己二腈，其電極反應(yīng)式為2CH2=CHCN+2H++2e=NC(CH2)4CN，根據(jù)電極原理，H+由乙室向甲室移動(dòng)，因此離子交換膜為質(zhì)子交換膜，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)上述分析，碳棒為陰極，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，題中沒(méi)有指明是否是標(biāo)準(zhǔn)狀況，不能直接運(yùn)用22.4L/mol進(jìn)行計(jì)算，故D錯(cuò)誤；故選A。9．(2023屆·安徽省蚌埠市高三第一次教學(xué)質(zhì)量檢查)銅基配合物電催化還原CO2的裝置原理如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()A．石墨烯為陽(yáng)極，發(fā)生電極反應(yīng)為CO2+2e+2H+=HCOOHB．Pt電極附近溶液的pH值減小C．每轉(zhuǎn)移2mol電子，陽(yáng)極室、陰極室溶液質(zhì)量變化量的差值為28gD．該裝置可減少CO2在大氣中累積和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用【答案】A【解析】A項(xiàng)，石墨烯為陰極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Pt電極上H2O失電子轉(zhuǎn)化為O2，電極反應(yīng)為2H2O4e=4H++O2↑，所以電極附近溶液的pH減小，B正確；C項(xiàng)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，由陰極電極反應(yīng)式可知生成1molHCOOH，所以陰極室溶液|m陰|=46g/mol×1mol=46g；根據(jù)陽(yáng)極室反應(yīng)可知每轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)陽(yáng)極消耗1mol水，生成0.5mol氧氣，同時(shí)有2molH+轉(zhuǎn)移至陰極室，所以|m陽(yáng)|=18g/mol×1mol=18g，所以|m陰||m陽(yáng)|=46g18g=28g，C正確；D項(xiàng)，該裝置可減少CO2在大氣中累計(jì)和實(shí)現(xiàn)可再生能源有效利用，D正確；故選A。10．(2023屆·廣東省深圳市光明區(qū)一模)某科研小組利用下圖裝置完成乙炔轉(zhuǎn)化為乙烯的同時(shí)為用電器供電。其中鋅板處發(fā)生的反應(yīng)有：①ZnZn2+；②Zn2++4OH=[Zn((OH)4]2；③Zn[Zn((OH)4]2=ZnO+2OH+H2O。下列說(shuō)法不正確的是()A．電極a的電勢(shì)高于電極b的電勢(shì)B．放電過(guò)程中正極區(qū)KOH溶液濃度保持不變C．電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為D．電解足量CuSO4溶液，理論上消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)C2H2時(shí)，生成6.4gCu【答案】B【解析】由題干可知，鋅板處Zn失電子生成Zn2+，為原電池負(fù)極，則氣體擴(kuò)散電極a為正極。正極上C2H2得電子與水反應(yīng)生成C2H4。A項(xiàng)，由圖可知鋅板為負(fù)極，所以電極a的電勢(shì)高于電極b的電勢(shì)，A正確；B項(xiàng)，放電過(guò)程中正極區(qū)消耗水，導(dǎo)致KOH溶液濃度增大，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為，C正確；D項(xiàng)，電解硫酸銅時(shí)，生成銅的電極反應(yīng)為，理論上消耗2.24LC2H2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，即0.1mol，對(duì)應(yīng)電子轉(zhuǎn)移0.2mol，可生成銅6.4g，D正確；故選B。11．(2024·山東德州高三期中)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的耦合光催化、電催化分解水的裝置如圖所示，光照時(shí)，光催化電極產(chǎn)生電子(e)和空穴()。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．氣體X為氫氣，氣體Y為氧氣B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．光催化裝置中生成I3的反應(yīng)為3I+2D．每分解0.01molH2O光催化裝置生成1.905gI3【答案】D【解析】由圖可知，光催化裝置發(fā)生氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)：2H++2e=H2↑、碘離子發(fā)生氧化反應(yīng)：3I+2；電催化裝置為電解裝置，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極式I3+2e=3I，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為4OH+42H2O+O2↑。A項(xiàng)，由分析可知，氣體X為氫氣，氣體Y為氧氣，A正確；

B項(xiàng)，電催化裝置為電解裝置，陰極電極式I3+2e=3I，陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH+42H2O+O2↑，陰極上陰離子物質(zhì)的量增大，陽(yáng)極上消耗陰離子，根據(jù)裝置圖可知，陽(yáng)離子遷移到左側(cè)，離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，B正確；C項(xiàng)，光催化裝置中生成I3的反應(yīng)為3I+2，C正確；D項(xiàng)，光催化過(guò)程中，每分解0.01molH2O則轉(zhuǎn)移0.02mol電子時(shí)，生成0.01molI3，質(zhì)量為0.01mol×381g/mol=3.81g，D錯(cuò)誤；故選D。12．(2024·浙江省溫州市普通高中高三一模)利用電化學(xué)富集海水中鋰的電化學(xué)系統(tǒng)如圖所示。該電化學(xué)系統(tǒng)的工作步驟如下：①啟動(dòng)電源1，MnO2所在腔室的海水中的Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LiMn2O4；②關(guān)閉電源1和海水通道，啟動(dòng)電源2，使LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入腔室2。下列說(shuō)法不正確的是()A．啟動(dòng)電源1時(shí)，電極1為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．啟動(dòng)電源2時(shí)MnO2電極反應(yīng)式為：2MnO2+xLi++xe=LixMn2O4C．電化學(xué)系統(tǒng)提高了腔室2中LiOH的濃度D．啟動(dòng)至關(guān)閉電源1，轉(zhuǎn)化的n(MnO2)與生成的n(O2)之比為，可得LixMn2O4中的x=1.2【答案】B【解析】由題意知，啟動(dòng)電源1，使海水中Li+進(jìn)入MnO2結(jié)構(gòu)形成LiMn2O4；可知二氧化錳中錳的化合價(jià)降低，為陰極，電極反應(yīng)式為2MnO2+Li++e=LiMn2O4，電極1為陽(yáng)極，連接電源正極；關(guān)閉電源1和海水通道，啟動(dòng)電源2，向電極2上通入空氣，使LixMn2O4中的Li+脫出進(jìn)入室2，可知，電極2為陰極，電極反應(yīng)式：O2+4e+2H2O=4OH；陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：LixMn2O4xe=2MnO2+xLi+。A項(xiàng)，由分析知，室1中電極1連接電源1的正極，作陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，啟動(dòng)電源2時(shí)MnO2作陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：LixMn2O4xe=2MnO2+xLi+，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電化學(xué)系統(tǒng)提高了腔室2中LiOH的濃度，故C正確；D項(xiàng)，根據(jù)分析可知，啟動(dòng)至關(guān)閉電源1，轉(zhuǎn)化的n(MnO2)與生成的n(O2)之比為，可得LixMn2O4中的x=1.2，故D正確；故選B。13．(2024·浙江省金華市十校選考模擬考試)海水原位直接電解制氫技術(shù)是利用海水側(cè)和電解質(zhì)側(cè)的水蒸氣壓力差使海水自然蒸發(fā)，并以蒸汽形式通過(guò)透氣膜擴(kuò)散到電解質(zhì)側(cè)重新液化，為電解提供淡水(工作時(shí)KOH溶液的濃度保持不變)。裝置如圖所示，下列敘述不正確的是()A．M電極反應(yīng)式為4OH―4e－=O2↑＋2H2OB．該技術(shù)避免了生成強(qiáng)氧化性的含氯粒子腐蝕電極C．離子交換膜b為陽(yáng)離子交換膜D．當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6LH2時(shí)，有1.5molH2O(g)透過(guò)透氣膜a【答案】C【解析】A項(xiàng)，M極生成氧氣，M是陽(yáng)極，M電極反應(yīng)式為4OH―4e－=O2↑＋2H2O，故A正確；B項(xiàng)，氯離子不能通過(guò)透氣膜a，所以該技術(shù)避免了生成強(qiáng)氧化性的含氯粒子腐蝕電極，故B正確；C項(xiàng)，M為陽(yáng)極、N為陰極，若離子交換膜b為陽(yáng)離子交換膜，鉀離子會(huì)向右移動(dòng)，右側(cè)氫氧化鉀濃度增大，根據(jù)題意，工作時(shí)KOH溶液的濃度保持不變，所以離子交換膜b為陰離子交換膜，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6LH2時(shí)，陰極生成氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol，陽(yáng)極生成氧氣的物質(zhì)的量為0.75mol，電解水的物質(zhì)的量為1.5，工作時(shí)KOH溶液的濃度保持不變，所以有1.5molH2O(g)透過(guò)透氣膜a，故D正確；故選C。14．(2022·山東省威海市二模)工業(yè)上用石墨和鉛作電極，用雙極膜電解葡萄糖溶液制備甘露醇和葡萄糖酸鹽。已知在直流電場(chǎng)作用下，雙極膜將水解離為H+和OH并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò)，電解過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．b極材料為石墨，接電源正極B．通電后雙極膜中產(chǎn)生的OH向b極定向移動(dòng)C．生成葡萄糖酸鹽的反應(yīng)為：+BBD．理論上若生成1mol甘露醇，則可生成1mol葡萄糖酸鹽【答案】C【解析】圖示原理為電解葡萄糖溶液制備甘露醇和葡萄糖酸鹽。根據(jù)b電極反應(yīng)可知溴離子失去電子變成溴酸根，故b為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為BB，在陽(yáng)極區(qū)溴酸根和葡萄糖反應(yīng)生成葡萄糖酸鹽和溴離子，離子反應(yīng)為：3+BB，1mol溴酸根生成溴離子轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6mol，故1mol葡萄糖生成葡萄糖酸鹽轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol，雙極膜中產(chǎn)生的氫氧根向b電極移動(dòng)。A項(xiàng)，b極為陽(yáng)極，電極材料不參與反應(yīng)，故材料為石墨，接電源正極，A正確；B項(xiàng)，通電后雙極膜中產(chǎn)生的OH向b極(陽(yáng)極)定向移動(dòng)，B正確；C項(xiàng)，生成生成葡萄糖酸鹽的反應(yīng)為：3+BB，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陰極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)楦事洞迹碚撋先羯?mol甘露醇，需消耗1mol葡萄糖，轉(zhuǎn)移2mol電子，在陽(yáng)極區(qū)可生成1mol葡萄糖酸鹽，D正確；故選C。15．(2022·山東師范大學(xué)附中模擬預(yù)測(cè))天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以KOH溶液為電解質(zhì)，CoP和Ni2P納米片為催化電極材料，電催化合成偶氮化合物()的裝置如圖所示(R代表烴基)。下列說(shuō)法不正確的是()A．若用鉛蓄電池作為電源，CoP極連接鉛蓄電池的鉛電極B．離子交換膜是陰離子交換膜C．偶氮化合物具有順?lè)串悩?gòu)體，合成1mol物質(zhì)，需轉(zhuǎn)移4mol電子D．Ni2P電極反應(yīng)式為RCH2NH2—4e—+4OH—=RCN+4H2O【答案】C【解析】由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源負(fù)極相連的CoP電極為電解池的陰極，在水分子作用下硝基苯在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成和氫氧根離子，電極反應(yīng)式為2+8e—+4H2O=+8OH—，Ni2P電極為陽(yáng)極，堿性條件下RCH2NH2在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成RCN和水，電極反應(yīng)式為RCH2NH2—4e—+4OH—=RCN+4H2O，電解過(guò)程中氫氧根離子通過(guò)陰離子交換膜從左側(cè)陰極室向右側(cè)陽(yáng)極室移動(dòng)。A項(xiàng)，該裝置為電解池，與直流電源負(fù)極相連的CoP電極為電解池的陰極，則若用鉛蓄電池作為電源，CoP極連接鉛蓄電池的負(fù)極鉛電極，故A正確；B項(xiàng)，裝置中的離子交換膜是陰離子交換膜，故B正確；C項(xiàng)，由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，偶氮化合物中不飽和氮原子上只連有苯環(huán)1個(gè)取代基，不可能存在順?lè)串悩?gòu)體，由分析可知，合成1mol偶氮化合物，需轉(zhuǎn)移8mol電子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，Ni2P電極為陽(yáng)極，堿性條件下RCH2NH2在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成RCN和水，電極反應(yīng)式為RCH2NH2—4e—+4OH—=RCN+4H2O，故D正確；故選C。16．有一種將乙烯高效轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷的電化學(xué)合成方法，如圖所示。反應(yīng)在KCl電解液的流動(dòng)池中進(jìn)行，電解結(jié)束后，將陰陽(yáng)極電解液輸出混合，便可生成環(huán)氧乙烷。下列說(shuō)法正確的是()A．泡沫鎳電極附近溶液pH減小B．通電時(shí)，圖中陰離子從上往下遷移通過(guò)陰離子交換膜C．用該方法制備環(huán)氧乙烷的過(guò)程總反應(yīng)為CH2=CH2+HOCl→+HClD．當(dāng)電路中通過(guò)2mol電子時(shí)，泡沫鎳電極上會(huì)產(chǎn)生22.4L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】D【解析】由題干信息可知，鉑電極上Cl失電子轉(zhuǎn)化為Cl2，鉑電極為陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2，溶液中發(fā)生反應(yīng)Cl2+H2OHCl+HOCl，C2H4+HOCl→HOCH2CH2Cl，ClCH2CH2OH+OH+Cl+H2O，陽(yáng)極區(qū)總反應(yīng)式為C2H42e+2OH→+H2O，鎳電極為陰極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，制備的總反應(yīng)式為CH2=CH2+H2O+H2↑。A項(xiàng)，鎳電極為陰極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，有OH生成，泡沫鎳電極附近溶液pH增大，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，鉑電極為陽(yáng)極，鎳電極為陰極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，陽(yáng)極溶液中發(fā)生反應(yīng)ClCH2CH2OH+OH+Cl+H2O需要OH，OH從下往上遷移通過(guò)陰離子交換膜，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陽(yáng)極區(qū)總反應(yīng)式為C2H42e+2OH→+H2O，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，制備的總反應(yīng)式為CH2=CH2+H2O+H2↑，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)電路中通過(guò)2mol電子時(shí)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知，泡沫鎳電極上生成氫氣為1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣體積是22.4L，D正確；故選D。17．(2023屆·湖南省長(zhǎng)沙一中高三模擬)雙極膜電滲析法制備縮水甘油()的原理：將3氯1，2丙二醇的水溶液通過(guò)膜M與雙極膜之間的電滲析室，最終得到的縮水甘油純度很高(幾乎不含無(wú)機(jī)鹽)。已知：由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽(yáng)復(fù)合膜為雙極膜。在直流電場(chǎng)的作用下，雙極膜復(fù)合層間的H2O解離成OH和H+并分別通過(guò)陰膜和陽(yáng)膜。下列說(shuō)法正確的是()A．裝置工作時(shí)，3氯1，2丙二醇被氧化B．通電后，電滲析室內(nèi)溶液的pH變小C．膜M為陽(yáng)離子交換膜D．裝置工作時(shí)，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)：2H++2e=H2↑【答案】D【解析】根據(jù)電荷遷移方向確定雙極膜中移向3氯1，2丙二醇的水溶液的只能是帶負(fù)電荷的OH，→+HCl，OH中和H+生成H2O，Cl經(jīng)過(guò)膜M向陽(yáng)極遷移，產(chǎn)品得以純化。3氯1，2丙二醇未發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通電后，雙極膜復(fù)合層間的H2O解離成OH和H+，OH中和電滲析室內(nèi)生成的H+，陰極上H+得到電子生成H2。A項(xiàng)，根據(jù)電荷遷移方向確定雙極膜中移向3氯1，2丙二醇的水溶液的只能是帶負(fù)電荷的OH，→+HCl，OH中和H+生成H2O，Cl經(jīng)過(guò)膜M向陽(yáng)極遷移，產(chǎn)品得以純化，而3氯1，2丙二醇未發(fā)生氧化還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，通電后，雙極膜復(fù)臺(tái)層間的H2O解離成OH和H+，電滲析室內(nèi)→+HCl，OH中和生成的H+，電滲析室內(nèi)溶液的pH幾乎不變，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電滲析室內(nèi)產(chǎn)生的Cl經(jīng)過(guò)膜M向陽(yáng)極遷移，膜M為陰離子交換膜，C正確；D項(xiàng)，裝置工作時(shí)，陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)為氫離子得到電子生成氫氣，反應(yīng)為：2H++2e=H2↑，D正確；故選D。18．(2023屆·湖南省益陽(yáng)市高三教學(xué)質(zhì)量調(diào)研)鋰離子電池具有質(zhì)量小、體積小、儲(chǔ)存和輸出能量大等特點(diǎn)，是多種便攜式電子設(shè)備和交通工具的常用電池。一種鋰離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖所示，電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iPF6(六氟磷酸鋰)的碳酸酯溶液(無(wú)水)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．放電時(shí)電極a為電池的正極，充電時(shí)電極b作陽(yáng)極B．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為：LixCyxe=xLi++CyC．電池放電時(shí)總反應(yīng)為：LixCy+Li1xCoO2=LiCoO2+CyD．放電充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正極負(fù)極之間，完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化【答案】A【解析】根據(jù)圖中信息可知，放電時(shí)陽(yáng)離子Li+向電極a移動(dòng)，則電極a為正極，則電極b為負(fù)極，當(dāng)充電時(shí)，電極b為陰極，電解時(shí)Li+向陰極移動(dòng)。A項(xiàng)，根據(jù)圖中信息可知，放電時(shí)陽(yáng)離子Li+向電極a移動(dòng)，則電極a為正極，則電極b為負(fù)極，當(dāng)充電時(shí)，電極b為陰極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，放電時(shí)電極b為負(fù)極，負(fù)極上LixCy失電子產(chǎn)生Li+和Cy，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixCyxe=xLi++Cy，B正確；C項(xiàng)，電池放電時(shí)正極反應(yīng)式為L(zhǎng)i1xCoO2+xe+xLi+=LiCoO2，結(jié)合選項(xiàng)B可知，總反應(yīng)為：LixCy+Li1xCoO2=LiCoO2+Cy，C正確；D項(xiàng)，根據(jù)圖中信息可知，放電充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正極負(fù)極之間，完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，D正確；故選A。題型二“雙膜”池1．(2024·黑龍江省龍東五地市高三聯(lián)考)一種成本低、穩(wěn)定性好的全堿性多硫化物空氣液流二次電池工作時(shí)，原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．膜a為陽(yáng)離子交換膜，膜b為陰離子交換膜B．連接負(fù)載時(shí)，X極的電極反應(yīng)式為2S222e=S42C．連接電源時(shí)，Ⅰ室的數(shù)目增加D．連接電源時(shí)，電路中每通過(guò)電子，生成的質(zhì)量為20g【答案】D【解析】由圖可知，連接負(fù)載時(shí)，該裝置為原電池，X極為負(fù)極，S22在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S42，溶液中鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Ⅱ室，Y極為正極，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，溶液中氫氧根離子通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入Ⅱ室；連接電源時(shí)，該裝置為電解池，與直流電源負(fù)極相連的X極為陰極、Y極為陽(yáng)極。A項(xiàng)，由分析可知，膜a為允許鈉離子通過(guò)的陽(yáng)離子交換膜，膜b為允許氫氧根離子通過(guò)的陰離子交換膜，故A正確；B項(xiàng)，連接負(fù)載時(shí)，該裝置為原電池，X極為負(fù)極，S22在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成S42，電極反應(yīng)式為2S222e=S42，故B正確；C項(xiàng)，連接負(fù)載時(shí)，Ⅰ室溶液中鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Ⅱ室，則連接電源時(shí)，該裝置為電解池，Ⅱ室溶液中鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Ⅰ室，溶液中鈉離子數(shù)目增加，故C正確；D項(xiàng)，連接負(fù)載時(shí)，Ⅰ室溶液中鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Ⅱ室，正極區(qū)溶液中氫氧根離子通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入Ⅱ室，則連接電源時(shí)，該裝置為電解池，Ⅱ室溶液中鈉離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入Ⅰ室，溶液中氫氧根離子通過(guò)陰離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，Ⅱ室沒(méi)有氫氧化鈉生成，而是消耗氫氧化鈉，故D錯(cuò)誤；故選D。2．(2023屆·江蘇省南通市高三期初教學(xué)質(zhì)量調(diào)研)一種水性電解液ZnMnO2離子選擇雙隔膜電池如下圖所示。(已知在KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42存在)。下列敘述不正確的是()A．放電時(shí)Zn作負(fù)極B．a(chǎn)為陽(yáng)離子交換膜，b為陰離子交換膜C．放電時(shí)MnO2電極上發(fā)生的反應(yīng)：MnO2+4H+Mn2++2H2OD．電路中每通過(guò)1mol電子，Zn電極的質(zhì)量減小32.5g【答案】B【解析】根據(jù)題意可知，此裝置為原電池，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn2e+4OH=Zn(OH)42，負(fù)極區(qū)K+剩余，通過(guò)隔膜遷移到II區(qū)；MnO2電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)：MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O，正極區(qū)SO42過(guò)量，通過(guò)隔膜遷移到II區(qū)，故II區(qū)中K2SO4溶液的濃度增大。A項(xiàng)，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn2e+4OH=Zn(OH)42，故A正確；B項(xiàng)，I區(qū)的SO42通過(guò)隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，a為陰離子交換膜，K+從III區(qū)通過(guò)隔膜遷移到II區(qū)，b為陽(yáng)離子交換膜，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，MnO2電極做正極，電極反應(yīng)為：MnO2+4H++2e═Mn2++2H2O，故C正確；D項(xiàng)，Zn電極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=Zn(OH)42，所以電路中通過(guò)1

mol電子，負(fù)極鋅溶解的質(zhì)量為0.5×65=32.5g，故D正確；故選B。3．(2023屆·遼寧省沈陽(yáng)市第一二〇中學(xué)高三模擬)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型的消毒劑，以Fe、Ni為電極制取Na2FeO4的原理如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．Fe電極的電極反應(yīng)式為Fe6e＋8OH=FeO42＋4H2OB．離子交換膜b為陰離子交換膜C．通入I室的水中加入少量NaOH，可以加快高鐵酸鈉的生成D．每生成0.1molNa2FeO4，II室中溶液減少的質(zhì)量為32.0g【答案】D【解析】該裝置以Fe、Ni為電極制取Na2FeO4，為電解池裝置，F(xiàn)e電極為陽(yáng)極，Ni電極為陰極，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為Fe6e＋8OH=FeO42＋4H2O，OH移動(dòng)向Ⅱ室，陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑＋2OH，Na+應(yīng)移動(dòng)向I室。A項(xiàng)，F(xiàn)e電極為陽(yáng)極，F(xiàn)e失電子生成FeO42，電極反應(yīng)式為Fe6e＋8OH=FeO42＋4H2O，故A正確；B項(xiàng)，F(xiàn)e電極為陽(yáng)極，Ni電極為陰極，II室中的Na+移動(dòng)向I室，OH移動(dòng)向Ⅱ室，故離子交換膜a、b分別為陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜，故B正確；C項(xiàng)，通入I室的水中加入少量NaOH，可以增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，可以加快高鐵酸鈉的生成，故C正確；D項(xiàng)，每生成0.1molNa2FeO4，外電路中通過(guò)0.6mol電子，則II室溶液中減少的NaOH的物質(zhì)的量為0.6mol，質(zhì)量為24.0g，故D錯(cuò)誤；故選D。4．我國(guó)科研人員以二硫化鉬(MoS2)作為電極催化劑，研發(fā)出一種ZnNO電池系統(tǒng)，該電池同時(shí)具備合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如圖所示(雙極膜可將水解離成H+和OH，并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò))。下列說(shuō)法正確的是()A．外電路中電子從MoS2電極流向Zn/ZnO電極B．雙極膜右側(cè)為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小6.5gD．使用MoS2電極能加快合成氨的速率【答案】D【解析】Zn/ZnO電極為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=ZnO+H2O，MoS2電極為正極，電極反應(yīng)式為NO+4H2O+5e=NH3+5OH。A項(xiàng)，電子流向：負(fù)極→負(fù)載→正極，Zn/ZnO電極為負(fù)極，MoS2電極為正極，外電路中電子從Zn/ZnO電極流向MoS2電極，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，Zn/ZnO電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=ZnO+H2O，OH移向Zn/ZnO電極，雙極膜左側(cè)為陰離子交換膜，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn2e+2OH=ZnO+H2O，負(fù)極由Zn→ZnO，質(zhì)量增加為O元素質(zhì)量，轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)增加0.1mol氧原子，負(fù)極質(zhì)量增加m=nM=0.1mol×16g/mol=1.6g，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，結(jié)合提示，科研人員以二硫化鉬MoS2作為電極催化劑，催化劑可以降低反應(yīng)活化能，加快合成氨的反應(yīng)速率，故D正確；故選D。5．雙極膜電滲析法制疏基乙酸(HSCH2COOH)和高純度NaOH溶液的原理如圖所示，其中a，b為離子交換膜，雙極膜在直流電壓下可解離出H+和OH。已知：雙極膜復(fù)合層間H2O能解離為H+和OH，且實(shí)現(xiàn)H+和OH的定向通過(guò)。下列說(shuō)法正確的是()A．M極連接電源的正極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e＝4H+＋O2↑B．膜a和膜b均為陽(yáng)離子交換膜，Na+經(jīng)膜a由鹽室移向堿室1C．電解一段時(shí)間后，堿室2中NaOH溶液濃度變大D．若將鹽室中原料換成Na2SO4溶液，當(dāng)外電路中通過(guò)2mole時(shí)，可生成2molH2SO4【答案】C【解析】根據(jù)雙極膜中H+和OH的移動(dòng)方向知，左側(cè)為陰極，故M極連接電源的負(fù)極，N極連接電源的正極。A項(xiàng)，根據(jù)雙極膜中H+和OH的移動(dòng)方向知，M極連接電源的負(fù)極，其電極反應(yīng)式為2H2O+2e＝2OH＋H2↑，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)題意分析可知，膜a和膜b均為陽(yáng)離子交換膜，鹽室中Na+經(jīng)膜a由鹽室移向堿室l，堿室1中產(chǎn)生OH，使堿室1中NaOH溶液濃度變大，堿室2中Na+經(jīng)膜b移向純水室生成NaOH溶液，B正確；C項(xiàng)，由B項(xiàng)分析知，堿室2中NaOH溶液濃度變小，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，外電路有2mol電子通過(guò)時(shí)，鹽室中有2molNa+移向堿室1，雙極膜中有2molH+移向鹽室，即得到1molH2SO4，D錯(cuò)誤。故選C。6．(2024·山東省普通高中高三聯(lián)合質(zhì)量測(cè)評(píng))利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)(電鍍廢液的濃縮再生，同時(shí)利用該電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作。下列說(shuō)法正確的是()A．隔膜為陽(yáng)離子膜B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，1molSO42通過(guò)膜d向右移動(dòng)C．電池總反應(yīng)為：D．M、P、X、Y對(duì)應(yīng)的物質(zhì)分別是稀硫酸、稀NaOH溶液、H2、O2【答案】C【解析】向甲室加入足量氨水后電池開(kāi)始工作，則甲室電極溶解，銅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)變?yōu)殂~離子與氨氣形成，，因此甲室電極為負(fù)極，乙室電極為正極。A項(xiàng)，硫酸根離子向通過(guò)隔膜向負(fù)極移動(dòng)，進(jìn)入甲室，則隔膜為陰離子膜，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，b為陰極，電解池中陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，左側(cè)負(fù)極是，正極銅極上銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅：，則電池總反應(yīng)為：，C正確；D項(xiàng)，結(jié)合分析可知，Y為陰極，X為陽(yáng)極，該裝置為電解硫酸鈉的裝置，在陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣和硫酸，在陰極產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉，D錯(cuò)誤；故選C。7．(2024·浙江省寧波市高三選考模擬考試)電解硫酸鈉溶液制取電池正極材料的前驅(qū)體，其工作原理如圖所示：下列說(shuō)法不正確的是()A．a(chǎn)是直流電源的正極，石墨電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．交換膜A是陰離子交換膜，通電一段時(shí)間，Ⅰ室pH降低C．當(dāng)產(chǎn)生的時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下純鈦電極上至少產(chǎn)生氣體D．若將純鈦電極直接放入Ⅱ室，則純鈦電極上會(huì)有金屬與前驅(qū)體附著而使產(chǎn)率降低【答案】C【解析】由圖可知，前驅(qū)體在III室生成，則II室的金屬陽(yáng)離子進(jìn)入III室，交換膜B為陽(yáng)離子交換膜，則右側(cè)純鈦電極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，OH與金屬陽(yáng)離子結(jié)合得到前驅(qū)體，為保持電荷守恒，交換膜A為陰離子交換膜，左側(cè)石墨電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，所以電解過(guò)程實(shí)際上是電解水。A項(xiàng)，石墨為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則a為電源的正極，故A正確；B項(xiàng)，交換膜A為陰離子交換膜，左側(cè)電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，產(chǎn)生H+，故pH降低，故B正確；C項(xiàng)，每生成0.1mol的，就相當(dāng)于生成0.2molOH，由電極反應(yīng)式2H2O+2e=H2↑+2OH可知，會(huì)生成0.1molH2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，純鈦電極若直接放入II室，會(huì)導(dǎo)致接受電子的物質(zhì)不是水而是金屬離子，導(dǎo)致金屬單質(zhì)的生成，附著在前驅(qū)體上導(dǎo)致產(chǎn)率的降低，故D正確；故選C。題型三“多膜”池1．(2023屆·湖南省永興縣第一中學(xué)高三模擬)一種電解法制備Ca(H2PO4)2并得到NaOH等副產(chǎn)物的示意裝置如圖，下列說(shuō)法正確的是()A．與a、b相連的分別是電源的負(fù)極、正極B．NaOH溶液中石墨電極上的反應(yīng)為2H2O+2e=H2↑+2OHC．A膜、C膜均為陰離子交換膜，B膜為陽(yáng)離子交換膜D．產(chǎn)品室中的Ca2+和原料室的物質(zhì)的量濃度同等程度增大【答案】B【解析】由圖可知，產(chǎn)品Ca(H2PO4)2在產(chǎn)品室生成，左側(cè)石墨作陽(yáng)極，氯離子放電，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2↑，陽(yáng)極室的Ca2+透過(guò)A膜進(jìn)入產(chǎn)品室，A膜為陽(yáng)離子交換膜，H2PO4透過(guò)B膜進(jìn)入產(chǎn)品室與Ca2+結(jié)合生成Ca(H2PO4)2，B膜為陰離子交換膜，右側(cè)石墨極為陰極，水放電，電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，Na+透過(guò)C膜進(jìn)入陰極室，C膜為陽(yáng)離子交換膜。A項(xiàng)，左側(cè)電極為陽(yáng)極，應(yīng)連接電源正極，即a、b相連的分別是電源的正極、負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，右側(cè)石墨極為陰極，水放電，電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，故B正確；C項(xiàng)，A膜、C膜為陽(yáng)離子交換膜，B膜為陰離子交換膜，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，陽(yáng)極室的Ca2+透過(guò)A膜進(jìn)入產(chǎn)品室，產(chǎn)品室中的Ca2+離子濃度增大，Na+透過(guò)C膜進(jìn)入陰極室，原料室的Na+濃度減小，故D錯(cuò)誤；故選B。2．(2023屆·河北省曲陽(yáng)縣第一高級(jí)中學(xué)高三模擬)目前，應(yīng)用電滲析法進(jìn)行海水淡化是解決淡水資源醫(yī)乏的有效途徑之一，該方法是利用電解原理通過(guò)多組電滲析膜實(shí)現(xiàn)，工作原理如圖所示(以NaCl溶液代替海水)，同時(shí)獲得產(chǎn)品Cl2、H2、NaOH。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)是直流電源的負(fù)極B．陽(yáng)極區(qū)溶液濃度幾乎不變C．膜pq、st分別為陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜D．出口I、II分別接收NaCl濃溶液、淡水【答案】B【解析】由圖可知，N極生成氫氣，說(shuō)明為氫離子放電發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池陰極，則M為陽(yáng)極。A項(xiàng)，a連接陽(yáng)極，是直流電源的正極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽(yáng)極區(qū)反應(yīng)為2Cl－2e－=Cl2↑，I中氯離子通過(guò)陰離子膜pq進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，溶液濃度幾乎不變，B正確；C項(xiàng)，I中氯離子通過(guò)陰離子膜pq進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)，鈉離子通過(guò)陽(yáng)極膜st進(jìn)入陰極區(qū)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，I中氯離子向左側(cè)運(yùn)動(dòng)，鈉離子向右側(cè)運(yùn)動(dòng)，氯化鈉溶液濃度減小，使I口對(duì)應(yīng)區(qū)域形成淡水，II口對(duì)應(yīng)區(qū)域形成NaCl濃溶液，D錯(cuò)誤；故選B。3．(2022·浙江省五校高三聯(lián)考)雙極膜電解法制巰基乙酸(HSCH2COOH)和高純NaOH溶液原理如圖所示，其中a、b為離子交換膜，雙極膜在直流電壓下可解離出H+和OH。下列說(shuō)法正確的是()A．膜a和膜b均為陽(yáng)離子交換膜B．雙極膜解離出的H+在雙極膜的右側(cè)C．堿室1和堿室2的NaOH溶液可以循環(huán)使用，電解過(guò)程不產(chǎn)生其他副產(chǎn)物D．若將鹽室的原料換成Na2SO4溶液，當(dāng)外電路通過(guò)2mole時(shí)，可生成2molH2SO4【答案】A【解析】根據(jù)裝置圖，該裝置為電解池裝置，根據(jù)電解原理，左邊電極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O+2e=H2↑+2OH，HSCH2COONa中Na+向陰極移動(dòng)，膜a為陽(yáng)離子交換膜，右邊電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為4OH4e=O2↑+2H2O，堿室2中Na+向左移，膜b為陽(yáng)離子交換膜。A項(xiàng)，根據(jù)上述分析，膜a、b均為陽(yáng)離子交換膜，故A說(shuō)法正確；B項(xiàng)，根據(jù)上述分析，雙極膜解離出的H+在雙極膜的左側(cè)，故B說(shuō)法錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)上述分析，堿室1和堿室2的NaOH溶液循環(huán)使用，副產(chǎn)品還有氫氣和氧氣，故C說(shuō)法錯(cuò)誤；D項(xiàng)，外電路有2mol電子通過(guò)，鹽室中有2molNa+移向堿室1，雙極膜中有2molH+移向鹽室，即得到1molH2SO4，故D說(shuō)法錯(cuò)誤；故選A。4．我國(guó)力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。某高校研究團(tuán)隊(duì)提出，利用TiO2基催化劑光催化還原CO2轉(zhuǎn)化為甲醇(CH3OH)，并利用利用雙極膜電滲析法制取鹽酸和氫氧化鈉的裝置如下圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．電極c的電勢(shì)高于電極d的電勢(shì)B．N表示陰離子交換膜C．甲室流出的為鹽酸溶液D．相比現(xiàn)有氯