課件：高考化學增分小專題：《剖析離子交換膜在電化學應(yīng)用中的重要作用》

方向比努力更重要研究考綱·辨明考向在膜換交子離用作要重的中用應(yīng)學化電析剖2024屆高考重難點突破近幾年全國卷的高考中，涉及離子交換膜的試題較多，且?？汲Ｐ?。離子交換膜是一種含有離子基團的、對溶液中離子具有選擇性透過的高分子膜。根據(jù)透過的微粒類型，離子交換膜可以分為多種，在高考試題中，主要出現(xiàn)的是陽離子交換膜，陰離子交換膜，質(zhì)子交換膜，雙極隔膜等四種，其功能是在于選擇性通過某些離子和阻斷某些離子或隔離某些物質(zhì)，從而制備、分離或提純某些物質(zhì)?？记榉治稣骖}再現(xiàn)·辨明考向1．(2023年湖北卷)我國科學家設(shè)計如圖所示的電解池，實現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol?h-1。下列說法錯誤的是A．b電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補水的速率為2xmol?h-1√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，為電解池的陽極，b電極與電源負極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，陽極反應(yīng)為4OH――4e－＝O2↑＋2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O2H2↑＋O2↑，據(jù)此解答。A．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－，A正確；B．該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH――4e－＝O2↑＋2H2O，為保持OH－離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH－離子要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，B正確；C．電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補水，C正確；D．由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol?h-1，則補水的速率也應(yīng)是xmol?h-1，D錯誤；2．(2023年廣東卷)用一種具有“卯榫”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池(下圖)，可實現(xiàn)大電流催化電解KNO3溶液制氨。工作時，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)順利進行。下列說法不正確的是√A．電解總反應(yīng)：KNO3＋3H2O＝NH3?H2O＋2O2↑＋KOH

B．每生成1molNH3?H2O，雙極膜處有9mol的H2O解離C．電解過程中，陽極室中KOH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NO＋8e－＋9H+＝NH3?H2O＋2H2O，電極b為陽極，電極方程式為4OH――4e－＝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．由分析中陰陽極電極方程式可知，電解總反應(yīng)為KNO3＋3H2O＝NH3?H2O＋2O2↑＋KOH，故A正確；B．每生成1molNH3?H2O，陰極得8mole－，同時雙極膜處有8molH+進入陰極室，即有8mol的H2O解離，故B錯誤；C．電解過程中，陽極室每消耗4molOH－，同時有4molOH－通過雙極膜進入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，故C正確；D．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；3.(2023年重慶卷)電化學合成是一種綠色高效的合成方法。如圖是在酸性介質(zhì)中電解合成半胱氨酸和煙酸的示意圖。下列敘述錯誤的是√A.電極a為陰極B.H+從電極b移向電極aC.電極b發(fā)生的反應(yīng)為：D.生成3mol半胱氨酸的同時生成1mol煙酸4.(2023年全國甲卷)用可再生能源電還原CO2時，采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx－Ti電極上B.Cl－從Cu電極遷移到IrOx－Ti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，陽極生成11.2L氣體(標準狀況)√解析：由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx－Ti電極為電解池的陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝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，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進入陰極室。A．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錯誤；B．離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只允許氫離子通過，Cl-不能通過，故B錯誤；C．由分析可知，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．水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝O2↑＋4H+，每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成0.25molO2，在標況下體積為5.6L，故D錯誤；√5.(2022年湖南卷)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。下列說法錯誤的是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解析：鋰海水電池的總反應(yīng)為4Li+2H2O+O2＝4LiOH，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負極，電極反應(yīng)為Li－e－＝Li+，N極為正極，電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e－＝4OH－。A．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．由上述分析可知，N為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，故B錯誤；C．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)，并能傳導(dǎo)離子，故C正確；D．該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確；√7.(2022年新高考山東卷)設(shè)計如圖裝置回收金屬鈷。保持細菌所在環(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+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉(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。下列說法正確的是√A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大B.裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補充鹽酸C.乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2＋2H2O＋e－＝Li+＋Co2+＋4OH-D.若甲室Co2+減少200mg，乙室Co2+增加300mg，則此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移√解析：由于乙室中兩個電極的電勢差比甲室大，所以乙室是原電池，甲室是電解池，然后根據(jù)原電池、電解池反應(yīng)原理分析解答。A．電池工作時，甲室中細菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，同時生成H+，電極反應(yīng)式為CH3COO－－8e－＋2H2O＝2CO2↑＋7H+，H+通過陽膜進入陰極室，甲室的電極反應(yīng)式為Co2+＋2e－＝Co，因此，甲室溶液pH逐漸減小，A錯誤；8.(2022年河北卷)科學家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學裝置，工作原理示意圖如圖?！獭探馕觯河蓤D可知，a電極為陽極，堿性條件下[Fe(CN)6]4-離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成[Fe(CN)6]3—離子，催化劑作用下，[Fe(CN)6]3-離子與氫氧根離子反應(yīng)生成[Fe(CN)6]4-離子、氧氣和水，b電極為陰極，水分子作用下DHPS在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成DHPS—2H和氫氧根離子，催化劑作用下，DHPS—2H與水反應(yīng)生成DHPS和氫氣，氫氧根離子通過陰離子交換膜由陰極室向陽極室移動，則M為氧氣、N為氫氣。A．由分析可知，b電極為電解池的陰極，故A錯誤；B．由分析可知，氫氧根離子通過陰離子交換膜由陰極室向陽極室移動，則隔膜為陰離子交換膜，故B正確；知識梳理?智能提升

一、隔膜簡介與應(yīng)用1．常見的隔膜隔膜又叫離子交換膜，離子交換膜是具有離子交換性能的，對溶液中的離子具有選擇性透過能力的高分子特殊材料薄膜。1950年W?朱達首先合成了離子交換膜。1956年首次成功地用于電滲析脫鹽工藝上。離子交換膜在應(yīng)用時，主要利用它的離子選擇透過性，由于制膜的主要原料是離子交換樹脂，故又稱為離子交換(樹脂)膜。離子交換膜具有非常廣泛的應(yīng)用，它是分離裝置、提純裝置以及電化學組件中的重要組成部分，在氯堿工業(yè)、水處理工業(yè)、重金屬回收、濕法冶金以及電化學工業(yè)等領(lǐng)域都起到舉足輕重的作用。離子交換膜分四類：(1)陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H＋和其他陽離子通過，不允許陰離子或分子通過。(2)陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子或分子通過。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。(4)雙極性膜，膜的一側(cè)為陽膜，只允許陽離子通過，另一側(cè)為陰膜，只允許陰離子通過。2．隔膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學反應(yīng)。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。3．離子交換膜選擇的依據(jù)離子的定向移動。4．離子交換膜的應(yīng)用例如：用下圖裝置電解飽和食鹽水，其中陽離子交換膜的作用有哪些？提示：(1)平衡電荷，形成閉合回路；(2)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；(3)避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO，影響NaOH的產(chǎn)量；(4)避免Cl－進入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的NaOH不純。二、多室電解池多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室等，以達到濃縮、凈化、提純以及電化學合成的目的。1．兩室電解池(單膜)以惰性電極電解一定濃度的Na2CO3溶液為例，其原理如圖所示：【特別提醒】(1)含離子交換膜的電解池的最大優(yōu)點是能自動把產(chǎn)品(如該電解池產(chǎn)生的NaOH和NaHCO3)分離開，從而降低分離提純成本。(2)“陰陽相吸”是很多化學反應(yīng)的微觀基礎(chǔ)?！瓣庩栂辔钡暮x：①陰離子與陽離子相互吸引并發(fā)生遷移；②陰極吸引電解液中的陽離子，陽極吸引電解液中的陰離子，并使陽離子與陰離子發(fā)生定向移動;③正極吸引自由電子，使電子經(jīng)過金屬導(dǎo)線由負極定向移動到正極。2．三室電解池(雙膜)以三室電滲析法處理含KNO3的廢水得到KOH和HNO3為例，其原理如圖所示：3．四室電解池(三膜)以四室電滲析法制備H3PO2(次磷酸)為例，其工作原理如圖所示：題組一離子交換膜在原電池中的應(yīng)用1.已知：電流效率等于電路中通過的電子數(shù)與消耗負極材料失去的電子總數(shù)之比?，F(xiàn)有兩個電池Ⅰ、Ⅱ，裝置如圖所示。下列說法正確的是A.Ⅰ和Ⅱ的電池反應(yīng)不相同B.能量轉(zhuǎn)化形式不同C.Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率D.5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1種溶質(zhì)√題型突破?成竹在胸

解析：A．Ⅰ、Ⅱ裝置中電極材料相同，電解質(zhì)溶液部分相同，電池反應(yīng)、負極反應(yīng)和正極反應(yīng)式相同，A項錯誤；B．Ⅰ和Ⅱ裝置的能量轉(zhuǎn)化形式都是化學能轉(zhuǎn)化成電能，B項錯誤；C．Ⅰ裝置中銅與氯化鐵直接接觸，會在銅極表面發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分能量損失(或部分電子沒有通過電路)，電流效率降低，而Ⅱ裝置采用陰離子交換膜，銅與氯化銅接觸，不會發(fā)生副反應(yīng)，放電過程中交換膜左側(cè)負極的電極反應(yīng)式為Cu－2e－==Cu2＋，陽離子增多，右側(cè)正極的電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－==2Fe2＋，負電荷過剩，Cl－從交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移，電流效率高于Ⅰ裝置，C正確；D．放電一段時間后，Ⅰ裝置中生成氯化銅和氯化亞鐵，Ⅱ裝置中交換膜左側(cè)生成氯化銅，右側(cè)生成了氯化亞鐵，可能含氯化鐵，D項錯誤。2.二甲醚(CH3OCH3)燃料電池的工作原理如圖，下列有關(guān)敘述正確的是A.該裝置能實現(xiàn)化學能100%轉(zhuǎn)化為電能B.電子移動方向為：a極→b極→質(zhì)子交換膜→a極C.a電極的電極反應(yīng)式為：CH3OCH3＋3H2O－12e－==2CO2＋12H＋D.當b電極消耗22.4LO2時，質(zhì)子交換膜有4molH＋通過√解析：A項，化學能轉(zhuǎn)化為熱能和電能，不可能100%轉(zhuǎn)化為電能，錯誤；B項，電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，所以電子由a極

b極，錯誤；C項，a為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，正確；D項，狀況不知，無法由體積求物質(zhì)的量，所以通過H＋的物質(zhì)的量不知，錯誤。3.隨著各地“限牌”政策的推出，電動汽車成為汽車族的“新寵”。某電動汽車使用的是鈷酸鋰(LiCoO2)電池，其工作原理如圖所示，且電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo)Li＋的高分子材料，隔膜只允許Li＋通過，電池反應(yīng)式為LixC6＋Li1－xCoO2

C6＋LiCoO2。下列說法不正確的是A.放電時，正極鋰的化合價未發(fā)生改變B.充電時Li＋移動方向：右室→左室C.放電時負極的電極反應(yīng)式：LixC6－xe－===C6＋xLi＋D.充電時陽極的電極反應(yīng)式：Li1－xCoO2＋xLi＋

＋xe－===LiCoO2√解析：放電時，負極的電極反應(yīng)式為LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正極的電極反應(yīng)式為Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，放電時正極上鈷的化合價降低、鋰的化合價不變，A、C項正確；充電時左側(cè)為陰極，右側(cè)為陽極，陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，陽離子由陽極移向陰極，B項正確、D項錯誤。C項，碳酸的酸性弱于鹽酸，所以二氧化碳不與氯化鈣反應(yīng)，正確；D項，溴水褪色說明有二氧化硫生成，證明了濃硫酸的強氧化性，錯誤。4．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如下圖所示，下列說法正確的是√C．微生物的主要成分是蛋白質(zhì)，若電池在高溫下進行，蛋白質(zhì)會發(fā)生變性，微生物的催化能力降低，電池的工作效率降低，故C錯誤；D．由分析可知，正極的電極反應(yīng)式為O2+4e—+4H+=2H2O，則當電池有0.4mol電子轉(zhuǎn)移時，負極區(qū)有0.4mol氫離子通過質(zhì)子交換膜加入正極區(qū)，故D錯誤；在原電池中應(yīng)用離子交換膜，起到替代鹽橋的作用，一方面能起到平衡電荷、導(dǎo)電的作用，另一方面能防止電解質(zhì)溶液中的離子與電極直接反應(yīng)，提高電流效率。歸納總結(jié)題組二離子交換膜在電解池中的應(yīng)用5.利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料?？捎秒娊釲iCl溶液制備LiOH，裝置如下圖所示。下列說法中正確的是A.電極B連接電源正極B.A極區(qū)電解液為LiCl溶液C.陽極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D.每生成1molH2，有1molLi＋通過該離子交換膜√解析：由題意知，電解LiCl溶液制備LiOH，由于B電極生成氫氣，A與B用陽離子交換膜隔開，所以B為陰極，B極區(qū)為LiOH溶液，A極區(qū)為LiCl溶液。電極B上產(chǎn)生氫氣，所以B為陰極，B連接電源負極，A項錯誤；陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，C項錯誤；每生成1molH2，有2molLi＋通過該離子交換膜，D項錯誤。6.(2023屆河北省唐山市摸底考試)以甲烷燃料電池為電源電解NaB(OH)4溶液制備H3BO3的工作原理如圖所示，下列敘述錯誤的是A.燃料電池通入氧氣的電極接電解池的Y電極B．N室中：a%＞b%C.膜I、III為陽離子交換膜，膜II為陰離子交換膜D.理論上每生成1mol產(chǎn)品，需消耗甲烷的體積為2.8L(標況)√√7.普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì)，利用下面的雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置可制備高純度的Cu。下列有關(guān)敘述中正確的是A.電極a為粗銅，電極b為精銅B.甲膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜

質(zhì)進入陰極區(qū)C.乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子

進入陰極區(qū)D.當電路中通過1mol電子時，可生成32g精銅√解析：由題意結(jié)合電解原理可知，電極a是陰極，為精銅，電極b是陽極，為粗銅，A項錯誤；甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū)，B項錯誤；乙膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)，C項錯誤；當電路中通過1mol電子時，可生成0.5mol精銅，其質(zhì)量為32g，D項正確。8.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的

，模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是A.陽極室溶液由無色變成棕黃色B.陰極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C.電解一段時間后，陰極室溶液中的pH

升高D.電解一段時間后，陰極室溶液中的溶

質(zhì)一定是(NH4)3PO4√在電解池中使用選擇性離子交換膜的主要目的是限制某些離子(或分子)的定向移動，避免電解質(zhì)溶液中的離子或分子與電極產(chǎn)物反應(yīng)，提高產(chǎn)品純度或防止造成危險等。歸納總結(jié)9.某科研小組研究采用BMED膜堆(示意圖如下)，模擬以精制濃海水為原料直接制備酸堿。BMED膜堆包括陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜(A、D)。已知：在直流電源的作用下，雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離，生成H＋和OH－。下列說法錯誤的是A.電極a連接電源的正極B.B為陽離子交換膜C.電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液可避免有害

氣體的產(chǎn)生D.Ⅱ口排出的是淡水√題組三雙極膜在電化學中的應(yīng)用

解析：根據(jù)題干信息確定該裝置為電解池，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，所以電極a為陽極，連接電源的正極，A正確；水在雙極膜A解離后，氫離子吸引陰離子透過B膜到左側(cè)形成酸，B為陰離子交換膜，B錯誤；電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液，電解時生成氫氣和氧氣，可避免有害氣體的產(chǎn)生，C正確；海水中的陰、陽離子透過兩側(cè)交換膜向兩側(cè)移動，淡水從Ⅱ口排出，D正確。10．利用雙極膜制備磷酸和氫氧化鈉的原理如圖所示。已知雙極膜是一種復(fù)合膜，在直流電作用下，雙極膜中間界面內(nèi)水解離為H+和OH?，并實現(xiàn)其定向通過。下列說法正確的是A．若用鉛蓄電池為電源，則X極與Pb電極相連B．雙極膜中a為H+，b為OH–C．M膜為陰離子交換膜，N膜為陽離子交換膜D．陰極區(qū)溶液pH減小√11．某同學利用我國科學研究工作者發(fā)明的Zn-CO2可充電電池模擬對鐵表面電鍍銅，如圖所示。已知：放電時發(fā)生反應(yīng)：Zn＋CO2＝ZnO+CO，充電時發(fā)生反應(yīng)：2ZnO＝2Zn+O2。雙極膜：陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過陰膜和陽膜，作為H+和OH-離子源。下列有關(guān)說法不正確的是A．A池放電過程中，Ir@Au極可能有H2產(chǎn)生B．A池充電過程中，Ir@Au極附近pH變小C．A池放電過程中，Zn極電極反應(yīng)為：Zn－2e﹣＋2OH﹣＝ZnO＋H2OD．B池電鍍過程中，硫酸銅溶液濃度保持不變√解析：A．Zn可能與H2O形成原電池，產(chǎn)生H2，A項正確；B．A池充電過程中，Ir@Au極電極反應(yīng)式為：CO2＋2e﹣＋2H﹢＝CO＋H2O，則附近pH變小，B項正確；C．通過總反應(yīng)式不難發(fā)現(xiàn)A池放電過程中，Zn極電極反應(yīng)正確，C項正確；D．電鍍過程中，采用的是粗銅，優(yōu)先放電的并非銅單質(zhì)，當Zn單質(zhì)等雜質(zhì)放電時，陰極有Cu2+放電生成Cu單質(zhì)，溶液中硫酸銅溶液濃度會略有降低，D項錯誤。12．雙極膜由陽離子交換膜、催化劑層和陰離子交換膜組合而成，在直流電場作用下可將水解離，在雙極膜的兩側(cè)分別得到H+和OH－，將其與陽離子交換膜（陽膜）、陰離子交換膜（陰膜）組合，可有多種應(yīng)用。(1)海水淡化：模擬海水淡化，雙極膜組合電解裝置示意圖如下。①X極是______極（填“陰”或“陽”）。②電解后可獲得較濃的鹽酸和較濃的NaOH溶液，上圖中雙極膜的右側(cè)得到的是___(填“H+”或“OH－”)。陽H+(2)鈉堿循環(huán)法脫除煙氣中的SO2，并回收SO2：用pH>8的Na2SO3溶液作吸收液，脫除煙氣中的SO2，至pH＜6時，吸收液的主要成分為NaHSO3，需再生。Ⅰ．加熱pH＜6時的吸收液使其分解，回收SO2并再生吸收液。所得的再生吸收液對SO2的吸收率降低，結(jié)合離子方程式解釋原因：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ．雙極膜和陰膜組合電滲析法處理pH＜6時的吸收液，可直接獲得再生吸收液和含較高濃度HSO3?的溶液，裝置示意圖如下。①再生吸收液從______室流出(填“A”或“B”)。②簡述含較高濃度HSO的溶液的生成原理：_________________________________________________________________________________________________________。③與Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的優(yōu)點是______(列出2條)。BB室中的SO32-和HSO3-在電場作用下通過陰膜進入A室，A室中雙極膜產(chǎn)生的H+和溶液中的SO反應(yīng)生成HSO3-，提高HSO3-的濃度③與Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的優(yōu)點是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(列出2條)。Ⅱ中可直接獲得再生吸收液，減少因加熱氧化生成大量的SO42-，而降低再生吸收液對SO2的吸收率；Ⅱ中可獲得較高濃度的HSO3-的溶液，進而獲得比Ⅰ中濃度高的SO2。拓展訓(xùn)練?鞏固考點

1.(2024屆成都第七中學)利用電化學原理控制反應(yīng)條件能將CO2電催化還原為HCOOH，電解過程中還伴隨著析氫反應(yīng)，反應(yīng)過程原理的示意圖如圖，下列有關(guān)說法正確的是A.玻碳電極發(fā)生還原反應(yīng)B.鉑電極發(fā)生的電極反應(yīng)之一為CO2＋2H+＋2e－＝HCOOHC.電池工作時，電子由玻碳電極經(jīng)電解質(zhì)溶液到鉑電極D.當電路中轉(zhuǎn)移1mole?時，陽極室溶液的質(zhì)量減少8g√解析：由圖可知，鉑電極為電解池的陰極，酸性溶液中，氫離子和二氧化碳在陰極得到電子生成氫氣和甲酸，電極反應(yīng)式分別為2H+＋2e－＝H2↑、CO2＋2H+＋2e－＝HCOOH，玻碳電極為陽極，水分子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝O2↑+4H+。A．由分析可知，玻碳電極為陽極，水分子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，故A錯誤；B．由分析可知，鉑電極為電解池的陰極，酸性溶液中，氫離子和二氧化碳在陰極得到電子生成氫氣和甲酸，電極反應(yīng)式分別為2H+＋2e－＝H2↑、CO2＋2H+＋2e－＝HCOOH，故B正確；C．電池工作時，電解質(zhì)溶液不能傳遞電子，故C錯誤；D．當電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，同時有1mol氫離子通過質(zhì)子交換膜進入陰極室，則陽極室溶液的質(zhì)量減少1mol×1/4×32g/mol+1mol×1g/mol＝9g，故D錯誤；2．(2024年1月浙江省選考仿真)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)，并以蒸汽形式通過透氣膜擴散到電解質(zhì)側(cè)重新液化，為電解提供淡水(工作時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)避免了生成強氧化性的含氯粒子腐蝕電極C．離子交換膜b為陽離子交換膜D．當產(chǎn)生標準狀況下33.6LH2時，有1.5molH2O(g)透過透氣膜a解析：A．M極生成氧氣，M是陽極，M電極反應(yīng)式為4OH－―4e－＝O2↑＋2H2O，故A正確；B．氯離子不能通過透氣膜a，所以該技術(shù)避免了生成強氧化性的含氯粒子腐蝕電極，故B正確；C．M為陽極、N為陰極，若離子交換膜b為陽離子交換膜，鉀離子會向右移動，右側(cè)氫氧化鉀濃度增大，根據(jù)題意，工作時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錯誤；D．當產(chǎn)生標準狀況下33.6LH2時，陰極生成氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol，陽極生成氧氣的物質(zhì)的量為0.75mol，電解水的物質(zhì)的量為1.5，工作時KOH溶液的濃度保持不變，所以有1.5molH2O(g)透過透氣膜a，故D正確；3.(2024屆黑龍江大慶實驗中學)羥基自由基(?OH)是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學家設(shè)計了一種能將苯酚氧化為CO2和H2O的原電池－電解池組合裝置，實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保兩位一體。下列說法錯誤的是√解析：a極發(fā)生還原反應(yīng)，a為原電池正極，b發(fā)生氧化反應(yīng)，b是原電池負極，c極與負極相連，c是電解池陰極，d與原電池正極相連，d為電解池陽極。A．電池工作時，苯酚發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，b是負極，b極電極反應(yīng)為C6H5OH－28e－＋11H2O＝6CO2↑＋28H+，故A正確；C．右側(cè)裝置中，c極為陰極，發(fā)生反應(yīng)2H+＋2e－＝H2↑，d極是陽極發(fā)生反H2O－e－＝H+＋?OH、C6H5OH＋28?OH＝6CO2↑＋17H2O，根據(jù)得失電子守恒，14H2～28e－～6CO2，應(yīng)兩極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為7∶3，故C正確；D．羥基自由基對有機物具有極強的氧化能力，d極區(qū)苯酚被羥基自由基氧化的化學方程式為C6H5OH＋28?OH＝6CO2↑＋17H2O，故D正確；4．(2024屆成都外國語學校)我國科學家研制了Cu2P2O7催化劑建構(gòu)Zn－CO2二次電池，實現(xiàn)了電還原CO2合成多碳產(chǎn)品(如乙酸，乙醇等)，裝置如圖所示。雙極膜中水電離出的H＋和OH-在電場作用下可以分別向兩極遷移。下列說法不正確的是√A.放電時，雙極膜中H＋向Cu2P2O7極遷移B.電勢：Cu2P2O7極高于Zn極C.當外電路通過2mol電子時，理論上雙極膜中水減少18gD.充電時，陽極上的電極反應(yīng)式為C2H5OH－12e-＋3H2O＝2CO2↑＋12H＋解析：由圖可知，放電時為原電池，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為[Zn(OH)4]2-，為負極，負極反應(yīng)為Zn＋4OH-－2e-＝[Zn(OH)4]2-，Cu2P2O7納米片為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，CO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為C2H5OH，正極反應(yīng)為CO2＋12H+＋12e-＝C2H5OH＋3H2O，H2O電離出的H+和OH-分別由雙極膜移向正極、負極；充電時為電解池，原電池正負極分別與電源正負極相接，

以此解答。A．放電時為原電池，陽離子移向正極，陰離子移向負極，即雙極膜中H+向Cu2P2O7極遷移，故A正確；B．放電時為原電池，Zn為負極，Cu2P2O7納米片為正極，即電勢：Cu2P2O7極高于Zn極，故B正確；C．雙極膜中水電離的方程式為H2O=H++OH-，外電路通過2mol電子時，理論上有2molH+和OH-分別向正極、負極移向，即有2molH2O參與電離，質(zhì)量減少18g/mol×2mol＝36g，故C錯誤；D．充電時為電解池，陰陽極反應(yīng)與原電池負正極反應(yīng)相反，正極反應(yīng)為CO2＋12H+＋12e－＝C2H5OH＋3H2O，則陽極反應(yīng)為C2H5OH－12e－＋3H2O＝2CO2↑＋12H+，故D正確；5.(2024屆浙江紹興診斷)以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，利用光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，下列敘述不正確的是√A．a(chǎn)極電極發(fā)生還原反應(yīng)B.保持電流恒定，增大NaCl稀溶液濃度，制備(CH3)4NOH的反應(yīng)速率增大C．c為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜D．b極收集2.24L(標況)氣體時，溶液中有0.4mol離子透過交換膜解析：據(jù)de池中濃度變化得出，鈉離子從b極池通過e膜，氯離子從cd池通過d膜，由電解池中陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，則a為陰極，b為陽極，a與N型半導(dǎo)體相連，b與P型半導(dǎo)體相連，所以N型半導(dǎo)體為負極，P型半導(dǎo)體為正極，以此解答。A．由題中信息可知，a為陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，A正確；B．保持電流恒定，則單位時間a極得到的電子數(shù)目是恒定的，增大NaCl的濃度，電極反應(yīng)的速率不變，B錯誤；C．由題中圖示信息可知，Cl－通過d膜，(CH3)4N+通過c膜，所以c膜為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜，C正確；D．b極電極反應(yīng)式為4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O，收集氧氣0.1mol時，轉(zhuǎn)移電子0.4mol，Na+離子通過e膜，Cl－通過d膜，(CH3)4N＋通過c膜，這些離子均帶1個單位電荷，通過的離子的物質(zhì)的量為0.4mol，D正確；6．(2024屆重慶南開中學)工業(yè)上用雙陰極微生物燃料電池處理含NH＋4和CH3COO-的廢水。廢水在電池中的運行模式如圖1所示，電池的工作原理如圖2所示。已知Ⅲ室中O2除了在電極上發(fā)生反應(yīng)，還在溶液中參與了一個氧化還原反應(yīng)。下列說法不正確的是√7．(2024屆重慶第八中學)廢水處理是重要課題，某實驗小組利用如圖所示微生物電池將污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]轉(zhuǎn)化為無毒無害的物質(zhì)并產(chǎn)生電能(M、N均為石墨電極)。下列說法錯誤的是A.該電池不適宜在高溫環(huán)境下工作B.M極的電極反應(yīng)式為H2N(CH2)2NH2－16e－＋4H2O＝2CO2↑＋N2↑＋16H+

C.每消耗標準狀況下22.4LO2時，理論上能處理含15g乙二胺的廢水D.電池工作過程中，正極區(qū)的pH降低√解析：A．微生物電池，說明該電池不適宜在高溫環(huán)境下工作，故A正確；B．M極為負極，N極為正極，則M極的電極反應(yīng)式為H2N(CH2)2NH2－16e－＋4H2O＝2CO2↑＋N2↑＋16H+，故B正確；C．每消耗標準狀況下22.4LO2時，轉(zhuǎn)移4mol電子，則消耗0.25mol乙二胺，理論上能處理含0.25mol×60g?mol?1=15g乙二胺的廢水故C正確；D．電池工作過程中，正極電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H+＝2H2O，氫離子消耗，正極區(qū)的pH增大，故D錯誤?！?．(2024年1月浙江選考仿真模擬03)通過NO協(xié)同耦合反應(yīng)，實現(xiàn)了NO的電催化歧化，并同時合成了雙氮產(chǎn)物(NH3和硝酸鹽)是實現(xiàn)可持續(xù)固氮的一種極具潛力的方法，裝置如圖。下列說法正確的是A．電解液E為陽極電解液，呈酸性B．電極B的電極反應(yīng)：NO＋2H2O－3e－

＝HNO3＋3H+C．中間層的OH－、H+分別透過選擇性離子膜向A、B極遷移D．若電解一段時間后，取兩極所有產(chǎn)物于溶液中反應(yīng)，可得硝酸鹽和硝酸9．(2024屆廣州部分學校段考)近期科技工作者開發(fā)了一套CO和甘油(C3H8O3)的共電解裝置，如圖所示。下列說法正確的是A．催化電極b連接電源的負極 B．電解過程中K+從陽極區(qū)移向陰極區(qū) C．陰極區(qū)的電極反應(yīng)為2CO+8e﹣+6H2O＝C2H4+8OH﹣

D．電解前后溶液的pH不變√解析：A．根據(jù)分析可知，連接電源的正極；B．根據(jù)分析可知2CO+8e﹣+6H2O＝C2H4+8OH﹣，則電解過程中OH﹣從陰極區(qū)移向陽極區(qū)，K+為陽離子，不能通過陰離子交換膜；C．根據(jù)原子守恒，陰極區(qū)的電極反應(yīng)為2CO+8e﹣+6H2O＝C2H4+3OH﹣，故C正確；D．根據(jù)分析可知，右室溶液的pH變?。?0.(2024屆四川雙流棠湖中學)儲氫材料是當前新能源領(lǐng)域研究的一類熱門材料。在一定條件下，以Cu－Zn原電池作電源，利用圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的儲氫，下列有關(guān)說法正確的是√A.在Cu－Zn原電池裝置工作時，鹽橋內(nèi)的Cl－向銅電極一端移動B.電極C為陽極，在電極D上發(fā)生還原反應(yīng)C.氣體X的主要成分是H2D.H+透過高分子膜從右室進入左室，在電極C上發(fā)生還原反應(yīng)解析：A.在Cu－Zn原電池裝置工作時，鋅為負極，銅為正極，陰離子向負極移動，因此鹽橋內(nèi)的Cl-向鋅電極一端移動，故A錯誤；B.鋅為負極，銅為正極，因此電極C為陰極，電極D為陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，故B錯誤；C.電極D為陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的氫氧根離子放電生成氧氣，故C錯誤；D.電解池工作時，陽離子從陽極室移向陰極室，H+透過高分子膜從右室進入左室，在電極C上發(fā)生還原反應(yīng)，故D正確。11．(2024屆華南師大附中)LiOH是生產(chǎn)航空航天潤滑劑的原料。清華大學首創(chuàng)三室膜電解法制備氫氧化鋰，其模擬裝置如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是A．a(chǎn)極為電源的負極，Y極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．X極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝4H+＋O2↑C．膜1為陽離子交換膜，膜2為陰離子交換膜D．每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成24gLiOH√解析：該電解池實質(zhì)是電解水，根據(jù)圖知：X極導(dǎo)出的是濃硫酸，則X極應(yīng)為水電離出的OH-放電，則X極為陽極，陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－＝4H+＋O2↑，氣體1為O2。Y極導(dǎo)出的濃LiOH，則Y極是水電離出的氫離子放電生成H2、生成OH－，則Y為電解池的陰極，氣體2為H2，陰極電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑；據(jù)此分析解答。A．根據(jù)分析，X極為陽極，所以a極為正極，b極為負極，則Y極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；B．根據(jù)分析，X極上水電離產(chǎn)生的OH－失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生O2，電極反應(yīng)式為：2H2O－4e－＝4H+＋O2↑，B正確；C．根據(jù)分析，X極為陽極，導(dǎo)出的是硫酸，則SO向陽極移動，膜1為陰離子交換膜，Y極為陰極，導(dǎo)出的LiOH，則Li+向陰極移動，膜2為陽離子交換膜，C錯誤；D．Y極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上有2molLi+向Y極遷移形成2molLiOH，其質(zhì)量是48g，D錯誤；12.(2024屆浙江義烏五校聯(lián)考)華南師范大學蘭亞乾教授課題組從催化劑結(jié)構(gòu)與性能間關(guān)系的角度，設(shè)計了一種催化劑同時作用在陽極和陰極，用于CH3OH氧化和CO2還原反應(yīng)耦合的混合電解，工作原理如圖甲所示。不同催化劑條件下CO2→CO電極反應(yīng)歷程如圖乙所示。下列說法不正確的是√A.電解總反應(yīng)為2CO2+CH3OH2CO+HCOOH+H2OB.理論上若有44gCO2被轉(zhuǎn)化，則有2molH+從左側(cè)向右側(cè)遷移C.與Ni8－TET催化劑相比，使用Ni-TPP時催化效果更好D.若以鉛蓄電池為電源，則B極應(yīng)與PbO2極相連接解析：根據(jù)圖示，A電極二氧化碳得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成CO、B電極甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成甲酸，A是陰極、B是陽極。A．A電極二氧化碳得電子生成CO、B電極甲醇失電子生成甲酸，電解總反應(yīng)為2CO2+CH3OH2CO+HCOOH+H2O，故A正確；B．A是陰極、B是陽極，理論上若有44gCO2被轉(zhuǎn)化，則電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)電荷守恒，則有2molH+從右側(cè)向左側(cè)遷移，故B錯誤；C．使用Ni-TPP時反應(yīng)活化能小，所以與Ni8-TET催化劑相比，使用Ni-TPP時催化效果更好，故C正確；D．A是陰極、B是陽極，鉛蓄電池中PbO2為正極、Pb為負極，若以鉛蓄電池為電源，B極應(yīng)與PbO2極相連接，故D正確；13.(2024屆四川外國語大學附屬學校)鹽酸羥胺(NH2OH?HCl)在水中完全電離為NH3OH+和Cl?，可利用如下裝置來制備鹽酸羥胺。以鹽酸為離子導(dǎo)體，向兩電極分別通入NO和H2。下列說法正確的是A.鉑電極為正極B.離子交換膜為陰離子交換膜，Cl?從左室移向右室C.含鐵催化電極上的反應(yīng)為：NO＋3e?＋4H+＝NH3OH+D.每生成1mol鹽酸羥胺電路中轉(zhuǎn)移4mole?√解析：該裝置的目的是制備鹽酸羥胺，所以NO會被還原為NH3OH+，則通入NO的電極為正極，通入氫氣的電極為負極，酸性環(huán)境中氫氣被氧化為H+。A．鉑電極上通入氫氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極，A錯誤；B．根據(jù)分析可知左側(cè)電極上產(chǎn)生NH3OH+，與Cl?結(jié)合生成鹽酸羥胺，而Cl?有向右(負極)移動的趨勢，未避免Cl?都移動到右側(cè)，離子交換膜應(yīng)選用陽離子交換膜，B錯誤；C．該裝置工作時含鐵催化電極上NO被還原為NH3OH+，根據(jù)電子守恒、元素守恒可得電極反應(yīng)式為NO＋3e?＋4H+＝NH3OH+，C正確；D．含F(xiàn)e的催化電極反應(yīng)式為NO＋3e?＋4H+＋Cl－＝NH2OHHCl,每生成1mol鹽酸羥胺電路中轉(zhuǎn)移3mole?，D錯誤；14.(2024屆廣西南寧武鳴高級中學)濃差電池是一種利用電解質(zhì)溶液濃度差產(chǎn)生電勢差而形成的電池。理論上當電解質(zhì)溶液的濃度相等時停止放電。圖1為濃差電池，圖2為電滲析法制備磷酸二氫鈉，用濃差電池為電源完成電滲析法制備磷酸二氫鈉。下列說法錯誤的是√A.電極a應(yīng)與Ag(II)相連B.電滲析裝置中膜b為陽離子交換膜C.電滲析過程中左、右室中H2SO4和NaOH的濃度均增大D.電池從開始到停止放電，理論上可制備2.4gNaH2PO4解析：電化學題目重點在于電極的判斷，濃差電池是一種利用電解質(zhì)溶液濃度差產(chǎn)生電勢差而形成的電池，則Ag(I)為負極，Ag(II)正極。A．濃差電池中由于右側(cè)AgNO3，濃度大，則Ag(I)為負極，Ag(II)正極；電滲析法制備磷酸二氫鈉，左室中的氫離子通過膜a進入中間室，中間室中的鈉離子通過膜b進入右室，則電a為陽極，電極b為陰極；電極a應(yīng)與Ag(II)相連，故A正確；B．左室中的氫離子通過膜a進入中間室，中間室中的鈉離子通過膜b進入右室，膜b為陽離子交換膜，故B正確；C．陽極中的水失電子電解生成氧氣和氫離子，氫離子通過膜a進入中間室，消耗水，硫酸的濃度增大；陰極水得電子電解生成氫氣，中間室中的鈉離子通過膜b進入右室NaOH的濃度增大，故C正確；D．電池從開始到停止放電時，則濃差電池兩邊AgNO3濃度相等，所以正極析出0.02mol銀，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子，電滲析裝置生成0.01molNaH2PO4，質(zhì)量為1.2g，故D錯誤；15.(2024屆河北石家莊第十七中)在直流電源作用下，利用雙極膜電解池產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理含苯酚廢水和含甲醛廢水的原理如圖。已知：雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH－。下列說法錯誤的是√A.雙極膜將水解離為H+和OH－的過程是物理變化B.陰極電極反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H+＝2?OHC.每處理9.4g苯酚，理論上有2.8molOH－透過膜aD.通電一段時間后，苯酚和甲醛轉(zhuǎn)化生成CO2的物質(zhì)的量之比為7∶6解析：A．水解離為H+和OH-是個電離過程，為物理過程，A正確；B．M極上O2得電子生成羥基自由基(·OH)，說明M極為陰極，連接電源的負極，N極為陽極；M為陰極，陰極上O2得電子生成羥基自由基(·OH)，電極反應(yīng)式為O2

＋2e－＋2H+＝2?OH，B正確；C．每1mol苯酚轉(zhuǎn)化為CO2，轉(zhuǎn)移電子為28mol，則每處理9.4g苯酚(即0.1mol)，理論上有2.8mol電子轉(zhuǎn)移，則有2.8molOH-透過膜a，C正確；D．根據(jù)電子守恒C6H6OH～6CO2～28e－～7HCHO～7CO2，則通電一段時間后，苯酚和甲醛轉(zhuǎn)化生成CO2的物質(zhì)的量之比為6∶7，D錯誤；16.(2023屆河北秦皇島昌黎一中調(diào)研)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作光刻顯影劑。以四甲基碳酸氫銨[(CH3)4NHCO3]水溶液為原料，電解制備(CH3)4NOH的裝置如圖所示。直流電源采用乙烷－空氣堿燃料電池。下列說法不正確的是√√18.(2023屆西安中學聯(lián)考)某化學興趣小組將兩個完全相同的銅片分別放入體積相同、濃度不同的CuSO4溶液中形成濃差電池(如圖所示)，當兩極附近電解質(zhì)溶液濃度相等時停止放電。下列說法正確的是√A．Cu(2)極發(fā)生還原反應(yīng)B．Cu(1)極附近Cu2+通過膜1向右遷移C.放電過程中，兩膜之間的c(CuSO4)理論上保持不變D.當Cu(2)極附近c(CuSO4)變?yōu)?mol·L-1時，該電池停止放電解析：依題意，濃差電池放電時，高濃度的電解質(zhì)溶液中離子濃度逐漸降低，低濃度的電解質(zhì)溶液中離子濃度逐漸增大，當二者濃度相等時停止反應(yīng)。A．銅(1)極附近硫酸銅溶液濃度大于銅(2)極，故銅(1)極的電解質(zhì)濃度降低[即銅(1)極為正極]，銅(2)極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu－2e－＝Cu2+，A項錯誤；B．銅(1)極的電極反應(yīng)式為Cu2+＋2e－＝Cu，為了維持電荷平衡，SO通過膜1向右遷移，B項錯誤；C．理論上兩膜之間的硫酸銅濃度基本保持不變，C項正確；D．理論上正、負兩極硫酸銅溶液濃度均為055mol·L－1時，該電池停止放電，D項錯誤。19．(2023屆江蘇南通市海門區(qū)二診)工業(yè)上通過惰性電極電解Na2SO4濃溶液來制備氫氧化鈉和硫酸，a、b為離子交換膜，裝置如下圖所示，下列說法正確的是A．c電極與外接電源負極相連B．a(chǎn)為陰離子交換膜C．從d端注入的是稀NaOH溶液D．生成標狀況下22.4L的O2，將有2molNa+穿過陽離子交換膜√解析：由題干電解裝置圖可知，c電極區(qū)產(chǎn)生O2，故說明該電極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為：2H2O－4e－＝4H+＋O2↑，故c電極區(qū)為陽極區(qū)，c電極與外接電源的正極相連，左側(cè)區(qū)為陰極區(qū)，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，又知電解池中陽離子移向陰極區(qū)，陰離子移向陽極區(qū)，故Na+經(jīng)過陽離子交換膜a進入左側(cè)區(qū)，左側(cè)區(qū)進入口d進入的稀NaOH，出口為濃NaOH，硫酸根離子經(jīng)過陰離子交換膜b進入右側(cè)陽極區(qū)，故右側(cè)區(qū)進入的是稀硫酸，流出的為濃硫酸，據(jù)此分析解題。A．由分析可知，c電極與外接電源正極相連，A不符合題意；B．由分析可知，a為陽離子交換膜，b為陰離子交換膜，B不符合題意；C．由分析可知，從d端注入的是稀NaOH溶液，C符合題意；20．(2023屆四川南充二模)污水資源化利用既可以緩解水的供需矛盾，又可以減少水污染?；瘜W工作者提出采用電解法除去工業(yè)污水中的NaCN，其原理如圖所示，通電前先向污水中加入適量食鹽并調(diào)整其pH維持堿性(CN－不參與電極反應(yīng))。下列說法正確的是A．b為電源的負極B．隔膜I為陰離子交換膜C．x為H2，電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－D．當生成2.24LN2時，電路中通過1mol電子√解析：A．右側(cè)氯離子放電得到次氯酸根離子，次氯酸根離子再氧化CN-為氮氣，所以右側(cè)電極為陽極，b為電源的正極，故A錯誤；B．由A知b為電源的正極，則a為電源的負極，左側(cè)電極為陰極，發(fā)生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陰離子增加，污水中的鈉離子會通過隔膜I進入左側(cè)，形成氫氧化鈉溶液，所以隔膜I為陽離子交換膜，故B錯誤；C．由A、B可知左側(cè)電極反應(yīng)為：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，則x為H2，故C正確；D．生成的2.24LN2未標明條件，無法求得電路中通過電子的量，故D錯誤；√A．b膜是陽離子交換膜B．A極室產(chǎn)生氣泡并伴有少量沉淀生成C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小為pHA<pHB<pHCD．B極室產(chǎn)生的氣體可使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍解析：A．因為陰極是陽離子反應(yīng)，所以b膜為陽離子交換膜，A正確；B．A極室Cl－在陽極失電子產(chǎn)生氯氣，但不產(chǎn)生沉淀，B錯誤；C．淡化工作完成后，A室Cl－失電子產(chǎn)生氯氣，部分溶于水溶液呈酸性，B室H＋得電子產(chǎn)生氫氣，OH－濃度增大，溶液呈堿性，C室溶液呈中性，pH大小為pHA<pHC<pHB，C錯誤；D．B極室H＋得電子產(chǎn)生氫氣，不能使?jié)駶櫟腒I-淀粉試紙變藍，D錯誤?！?2．普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì)，利用下面的雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置可制備高純度的Cu。下列有關(guān)敘述中正確的是A．電極a為粗銅，電極b為精銅B．甲膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)C．乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū)D．當電路中通過1mol電子時，可生成32g精銅解析：A．由題意結(jié)合電解原理可知，電極a是陰極，為精銅，電極b是陽極，為粗銅，A項錯誤；B．甲膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū)，B項錯誤；C．乙膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)，C項錯誤；D．當電路中通過1mol電子時，可生成0.5mol精銅，其質(zhì)量為32g，D項正確?！?3．采用電化學法還原CO2是一種使CO2資源化的方法。如圖是利用此法制備ZnC2O4的示意圖(電解液不參與反應(yīng))。下列說法中正確的是A．Zn與電源的負極相連B．ZnC2O4在交換膜右側(cè)生成C．電解的總反應(yīng)為2CO2＋ZnZnC2O4D．通入11.2LCO2時，轉(zhuǎn)移0.5mol電子24．科學家用氮化鎵材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置成功地實現(xiàn)了以CO2和H2O合成CH4。下列關(guān)于該電池敘述錯誤的是A．電池工作時，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．銅電極為正極，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2OC．電池內(nèi)部H＋透過質(zhì)子交換膜從左向右移動D．為提高該人工光合系統(tǒng)的工作效率，可向裝置中加入少量硝酸溶液√解析：A．根據(jù)圖示可知，該裝置將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B．根據(jù)電子流向知，Cu是正極，正極上CO2得電子和H＋反應(yīng)生成甲烷，電極反應(yīng)式為CO2＋8e－＋8H＋==CH4＋2H2O，B正確；C．放電時，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，所以裝置中的H＋由左向右移動，C正確；D．由于硝酸易揮發(fā)，生成的甲烷中會混有HNO3氣體，而且銅電極會溶于硝酸，應(yīng)加入硫酸，D錯誤?！?5．最近有研究人員利用隔膜電解法處理高濃度的乙醛(CH3CHO)廢水轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸。實驗室以一定濃度的乙醛-Na2SO4溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置如圖所示。下列說法不正確的是A．直流電源a端連接的電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．若以氫氧燃料電池為直流電源，燃料電池的a極應(yīng)通入H2C．反應(yīng)進行一段時間，電極Y附近溶液的酸性減弱D．電解過程中，陽極區(qū)生成乙酸，陰極區(qū)生成乙醇解析：A．根據(jù)H＋、Na＋的移動方向判斷，電極X是陽極，電極Y是陰極，則X電極發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；B．X是陽極，則電源的a極是正極，b極是負極，氫氧燃料電池的負極通入H2，即b極通入H2，B錯誤；C．電極Y的電極反應(yīng)式為CH3CHO＋2H＋＋2e－==CH3CH2OH，反應(yīng)消耗H＋，電極Y附近溶液的酸性減弱，C正確；D．乙醛被氧化生成乙酸，乙醛被還原生成乙醇，故陽極區(qū)生成乙酸，陰極區(qū)生成乙醇，D正確。26．用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NH，模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是A．陽極室溶液由無色變成棕黃色B．陰極的電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．電解一段時間后，陰極室溶液中的pH升高D．電解一段時間后，陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO4√27．二甲醚(CH3OCH3)燃料電池的工作原理如圖，有關(guān)敘述正確的是A．該裝置能實現(xiàn)化學能100%轉(zhuǎn)化為電能B．電子移動方向為：a極→b極→質(zhì)子交換膜→a極C．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋D．當b電極消耗22.4LO2時，質(zhì)子交換膜有4molH＋通過√√28．氫碘酸(HI)可用“四室電滲析法”制備，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列敘述錯誤的是A．通電后，陰極室溶液的pH增大B．陽極電極反應(yīng)式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑C．得到1mol產(chǎn)品HI，陽極室溶液質(zhì)量減少8gD．通電過程中，NaI的濃度逐漸減小解析：A．通電后，陰極電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－==2OH－＋H2↑，則溶液的pH增大，故A正確；B．陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－==4H＋＋O2↑，故B正確；C．根據(jù)陽極電極反應(yīng)式可知得到1mol產(chǎn)品HI，則轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極室溶液質(zhì)量減少9g，故C錯誤；D．通電過程中，原料室中的Na＋移向陰極室，I－移向產(chǎn)品室，所以NaI的濃度逐漸減小，故D正確。29．高鐵酸鉀(K2FeO4)是環(huán)保型水處理劑，以光伏電池為電源先制備高鐵酸鈉，再將其轉(zhuǎn)化為高鐵酸鉀，裝置如圖所示。下列說法不正確的是√解析：A．依題意，本裝置模擬制備高鐵酸鈉的工作原理，鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成高鐵酸鈉；石墨電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A項正確；B．石墨電極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，a可能為H2、NaOH溶液，b為高鐵酸鈉溶液，B項正確；C．鐵電極發(fā)生氧化反應(yīng)，濃氫氧化鈉溶液中的OH－向右側(cè)遷移，C項正確；D．每轉(zhuǎn)移1mol電子，濃氫氧化鈉溶液中有1molNa＋向左遷移，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，石墨電極區(qū)的溶液質(zhì)量凈增22g，D項錯誤。30．電滲析法淡化海水裝置如圖所示，電解槽中陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列，將電解槽分隔成多個獨立的間隔室，海水充滿各個間隔室。通電后，一個間隔室的海水被淡化，而其相鄰間隔室的海水被濃縮，從而實現(xiàn)了淡水和濃縮海水的分離。下列說法正確的是√A．離子交換膜b為陽離子交換膜B．①③