2024年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)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"1-3"\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。可分三類(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)?！久}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↑+2OH-B．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·-12．(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++4OH-D．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↑＋2OH-C．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+SO42-6．(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IrOx-Ti電極上B．Cl-從電極遷移到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(yáng)極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)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·L-1)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Li2CO311．(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考點(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)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+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。“四室電滲析法”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__________________________________。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：Zn-2e-=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↑＋2OH-②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：CH3COOH-8e-＋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2H2O-4e-=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+OH-D．充電時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為MHx+OH--e-=MHx-1+H2O2．(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++2SO42-H2O2+S2O82-C．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+2H2O-6e-=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C2H41.12L7．(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Zn-NO2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+7OH-D．裝置工作時(shí)，若消耗6.5gZn，理論上能得到0.03molNH38．(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)：2H2O-4e-=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6.4gCu11．(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1.905gI3-12．(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=1.213．(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a14．(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+4H2O16．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)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↑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：LixCy-xe-=xLi++CyC．電池放電時(shí)總反應(yīng)為：LixCy+Li1-xCoO2=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2S22--2e-=S42-C．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20g2．(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Zn-MnO2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32.5g3．(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Fe-6e-＋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32.0g4．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Zn-NO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2molH2SO46．(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、O27．(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↑+2OH-C．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