微專題32電化學(xué)中的交換膜(全國版)

微專題32微專題32電化學(xué)中的交換膜1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原時，采用高濃度的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)生在電極上B．從電極遷移到電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：D．每轉(zhuǎn)移電子，陽極生成氣體(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，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進(jìn)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錯誤；答案選C。2．（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）回收利用工業(yè)廢氣中的和，實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。

下列說法不正確的是A．廢氣中排放到大氣中會形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于的電離程度C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的和D．裝置中的總反應(yīng)為【答案】C【解析】A．是酸性氧化物，廢氣中排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；B．裝置a中溶液的溶質(zhì)為，溶液顯堿性，說明的水解程度大于電離程度，故B正確；C．裝置a中溶液的作用是吸收氣體，與溶液不反應(yīng)，不能吸收，故C錯誤；D．由電解池陰極和陽極反應(yīng)式可知，裝置b中總反應(yīng)為，故D正確；選C。1．解答步驟第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步，寫出電極反應(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。2．離子交換膜類型的判斷方法依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原理，判斷膜的類型，判斷時首先要寫出陰、陽兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余；依據(jù)該電極附近電解質(zhì)溶液滿足電荷守恒原則，判斷出離子移動的方向、進(jìn)而確定離子交換膜的類型。1．離子交換膜的功能使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷)。2．離子交換膜在電化學(xué)中的作用(1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。(2)用于物質(zhì)的制備。(3)物質(zhì)分離、提純等。3．離子交換膜的類型離子交換膜是由高分子特殊材料制成。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雙極膜，由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽復(fù)合膜。該膜特點(diǎn)是在直流電的作用下，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的離子源。4．應(yīng)用原理（1）陽（陰）離子交換膜有很多微孔，孔道上有許多帶負(fù)（正）電荷的基團(tuán)，陽（陰）離子可以自由通過孔道，而陰（陽）離子移動到孔道處，受到孔道帶負(fù)（正）電荷基團(tuán)的排斥而不能進(jìn)入孔道中，因而不能通過交換膜。質(zhì)子交換膜是陽離子交換膜的特例，僅允許質(zhì)子(H＋)通過，其他離子不能通過。（2）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(鹽橋需要定時替換或再生)。通過限制離子遷移，使指定離子在溶液中定向移動形成閉合回路，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)。1．（2023·浙江·統(tǒng)考高考真題）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是

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：C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的溶液D．改進(jìn)設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】A．電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：，故B錯誤；C．右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的溶液，故C正確；D．改進(jìn)設(shè)計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。2．（2022·全國·高考真題）一種水性電解液ZnMnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2OD．電池總反應(yīng)：Zn+4OH+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O【答案】A【解析】根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu)和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn2e+4OH=Zn(OH)，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動或Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動，Ⅲ區(qū)消耗OH，生成Zn(OH)，Ⅱ區(qū)的SO向Ⅲ區(qū)移動或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動。據(jù)此分析答題。A．根據(jù)分析，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動，A錯誤；B．根據(jù)分析，Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動，B正確；C．MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D．電池的總反應(yīng)為Zn+4OH+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正確；故答案選A。3．（2022·山東·高考真題）設(shè)計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，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，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(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為D．若甲室減少，乙室增加，則此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】A．電池工作時，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，同時生成H+，電極反應(yīng)式為CH3COO8e+2H2O=2CO2↑+7H+，H+通過陽膜進(jìn)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；B．對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li+，其中的O2與溶液中的H+結(jié)合H2O，電極反應(yīng)式為2LiCoO2+2e+8H+=2Li++2Co2++4H2O，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為CH3COO8e+2H2O=2CO2↑+7H+，負(fù)極產(chǎn)生的H+通過陽膜進(jìn)入正極室，但是乙室的H+濃度仍然是減小的，因此電池工作一段時間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C．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錯誤；D．若甲室Co2+減少200mg，則電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e)=；若乙室Co2+增加300mg，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e)=，由于電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量不等，說明此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，即將乙室部分溶液轉(zhuǎn)移至甲室，D正確；故合理選項是BD。1．（2022·河北·高考真題）科學(xué)家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學(xué)裝置，工作原理示意圖如圖。下列說法正確的是A．電極b為陽極B．隔膜為陰離子交換膜C．生成氣體M與N的物質(zhì)的量之比為2：1D．反應(yīng)器I中反應(yīng)的離子方程式為4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O【答案】BD【解析】由圖可知，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；C．由分析可知，M為氧氣、N為氫氣，由得失電子數(shù)目守恒可知，氧氣和氫氣的的物質(zhì)的量之比為1：2，故C錯誤；D．由分析可知，反應(yīng)器I中發(fā)生的反應(yīng)為催化劑作用下，[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，反應(yīng)的離子方程式為4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O，故D正確；故選BD。2．（2023·全國·高三統(tǒng)考專題練習(xí)）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是

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：C．應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的溶液D．改進(jìn)設(shè)計中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】A．電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：，故B錯誤；C．右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的溶液，故C正確；D．改進(jìn)設(shè)計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。3．（2023·北京·高三統(tǒng)考專題練習(xí)）回收利用工業(yè)廢氣中的和，實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。

下列說法不正確的是A．廢氣中排放到大氣中會形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于的電離程度C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的和D．裝置中的總反應(yīng)為【答案】C【解析】A．是酸性氧化物，廢氣中排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；B．裝置a中溶液的溶質(zhì)為，溶液顯堿性，說明的水解程度大于電離程度，故B正確；C．裝置a中溶液的作用是吸收氣體，與溶液不反應(yīng)，不能吸收，故C錯誤；D．由電解池陰極和陽極反應(yīng)式可知，裝置b中總反應(yīng)為，故D正確；選C。4．（2023·全國·高三統(tǒng)考專題練習(xí)）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是

A．放電時負(fù)極質(zhì)量減小B．儲能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能C．放電時右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)D．充電總反應(yīng)：【答案】B【解析】該儲能電池放電時，Pb為負(fù)極，失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+，充電時，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e2+失電子生成Fe3+，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。A．放電時負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上，負(fù)極質(zhì)量增大，A錯誤；B．儲能過程中，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B正確；C．放電時，右側(cè)為正極，電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動，左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，C錯誤；D．充電時，總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D錯誤；故答案選B。5．（2023·江西上饒·校聯(lián)考二模）Li－O2電池比能最高，在汽車、航天等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。近年科學(xué)來家研究了一種光照充電Li－O2電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產(chǎn)生電子(e－)和空穴(h+)，驅(qū)動陰極反應(yīng)(Li++e－=Li)和陽極反應(yīng)Li2O2+2h+=2Li++O2)對電池進(jìn)行充電，下列敘述錯誤的是

A．放電時，電池的總反應(yīng)2Li+O2=Li2O2B．充電時，Li+從鋰電極穿過離子交換膜向光催化電極遷移C．放電時，每轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗標(biāo)況下的O2體積為22.4LD．充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)【答案】B【解析】A．由題意可知，充電時總反應(yīng)為Li2O2=2Li+O2，則放電時，電池的總反應(yīng)2Li+O2=Li2O2，故A正確；B．由題意可知，充電時，鋰電極為陰極、光催化電極為陽極，則陽離子鋰離子向鋰電極遷移，故B錯誤；C．由分析可知，放電時，光催化電極為正極，鋰離子作用下氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成過氧化鋰，電極反應(yīng)式為O2+2Li++2e—=Li2O2，則每轉(zhuǎn)移2mol電子，消耗標(biāo)況下氧氣的體積為2mol××22.4L/mol=22.4L，故C正確；D．由題意可知，充電時，光照光催化電極產(chǎn)生電子和空穴，陰極反應(yīng)與電子有關(guān)，陽極反應(yīng)與空穴有關(guān)，則充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關(guān)，故D正確；故選B。6．（2023·重慶渝中·重慶巴蜀中學(xué)校考模擬預(yù)測）電有機(jī)合成相對于傳統(tǒng)有機(jī)合成具有顯著優(yōu)勢，利用如圖所示裝置實(shí)現(xiàn)電催化合成呋喃二甲酸。下列說法錯誤的是

A．催化電極能降低電極反應(yīng)的活化能B．在催化電極a放電可得到呋喃二甲酸C．陰極反應(yīng)為

D．電路中每轉(zhuǎn)移，陽極區(qū)與陰極區(qū)質(zhì)量變化的差為【答案】D【解析】A．催化劑能降低電極反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，A正確；B．由圖示可知，在催化電極a放電生成1molNiO(OH)，然后發(fā)生反應(yīng)6NiO(OH)+

+12H+=6Ni2++

+10H2O，則在催化電極a放電可得到呋喃二甲酸，B正確；C．陰極反應(yīng)為分子中硝基被還原為氨基的過程，反應(yīng)為

，C正確；D．反應(yīng)時陽離子向陰極遷移，電路中每轉(zhuǎn)移，會有1mol氫離子從陽極區(qū)進(jìn)入陰極去，導(dǎo)致陽極區(qū)減小1g、陰極區(qū)增加1g，質(zhì)量變化的差為2g，D錯誤；故選D。7．（2023·陜西西安·統(tǒng)考一模）高電壓水系鋅—有機(jī)混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯誤的是

A．放電時，負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=Zn(OH)B．充電時，電路中轉(zhuǎn)移2mole，中性電解質(zhì)NaCl的物質(zhì)的量增多2molC．放電時，1molFQ轉(zhuǎn)化為FQH2轉(zhuǎn)移2mol電子D．充電時，m接外接電源的負(fù)極，n接外接電源的正極【答案】B【解析】高電壓水系鋅有機(jī)混合液流電池工作原理為：放電時為原電池，金屬Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成Zn2+，為負(fù)極，則FQ所在電極為正極，正極反應(yīng)式為2FQ+2e+2H+═FQH2，負(fù)極反應(yīng)式為Zn2e+4OH=Zn(OH)；充電時電解池，原電池的正負(fù)極連接電源的正負(fù)極，陰陽極的電極反應(yīng)與原電池的負(fù)正極的反應(yīng)式相反，電解質(zhì)中陽離子移向陰極、陰離子移向陽極，因此充電時，m接外接電源的負(fù)極，n接外接電源的正極。A．放電時為原電池，金屬Zn為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為，選項A正確；B．充電時裝置為電解池，電解質(zhì)中陽離子移向陰極、陰離子移向陽極，NaCl溶液中的鈉離子和氯離子分別發(fā)生定向移動，即電解質(zhì)NaCl的濃度減小，選項B錯誤；C．充電時電解池，陽極反應(yīng)為FQH22e=2FQ+2e+2H+，則1molFQH2轉(zhuǎn)化為FQ時轉(zhuǎn)移2mol電子，選項C正確；D．根據(jù)上述分析可知，充電時，m接外接電源的負(fù)極，n接外接電源的正極，選項D正確；故答案選B。8．（2023·遼寧沈陽·東北育才學(xué)校?？寄M預(yù)測）一種氯離子介導(dǎo)的電化學(xué)合成方法，能將乙烯高效清潔、選擇性地轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷，電化學(xué)反應(yīng)的具體過程如圖所示。在電解結(jié)束后，將陰、陽極電解液輸出混合，便可反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷。下列說法錯誤的是

A．Ni電極與電源負(fù)極相連B．陰極生成標(biāo)況下22.4L氣體，最終可制得2molC．工作過程中陰極附近pH增大D．在電解液混合過程中會發(fā)生反應(yīng)：HCl+KOH=KCl+H2O【答案】B【解析】根據(jù)題給信息得乙烯在左室與HClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，HClO由Cl2與H2O反應(yīng)生成，而由轉(zhuǎn)化生成應(yīng)發(fā)生在Pt電極上，即Pt電極為陽極，連接電源正極，Ni為陰極，連接電源負(fù)極。A．根據(jù)分析知，Ni為陰極，與電源負(fù)極相連，A正確；B．陰極電極反應(yīng)式為：，陰極生成標(biāo)況下22.4L氣體時，電路上轉(zhuǎn)移的電子為2mol；陽極對應(yīng)生成1molCl2，Cl2與水反應(yīng)為可逆反應(yīng)，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH2=CH2小于1mol，因此可制得的環(huán)氧乙烷小于1mol，B錯誤；C．工作過程中，陰極上水被電解生成氫氣和氫氧根離子，因此陰極附近pH增大，C正確；D．電解過程中，陽極生成的Cl2與水反應(yīng)時生成HCl，陰極反應(yīng)生成KOH，電解液混合時會發(fā)生以下反應(yīng)：HCl+KOH=KCl+H2O，D正確；故選B。9．（2023春·山東煙臺·高三統(tǒng)考期中）據(jù)2022年1月統(tǒng)計，我國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量突破3億千瓦，連續(xù)七年穩(wěn)居全球首位。已知四甲基氫氧化銨常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化銨為原料，采用電滲析法合成[，]，工作原理如圖。下列說法錯誤的是

A．光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中N型半導(dǎo)體為負(fù)極，P型半導(dǎo)體為正極B．c為陽離子交換膜，d、e均為陰離子交換膜C．a(chǎn)電極反應(yīng)式為D．制備182g四甲基氫氧化銨，兩極共產(chǎn)生33.6L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】B【解析】A．a(chǎn)極發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，其連接的N型半導(dǎo)體為負(fù)極，b極發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽極，其連接的M型半導(dǎo)體為正極，A項正確；B．(CH3)4N+通過c膜，通過Na+通過e膜，c、e為陽離子交換膜，Cl－通過d膜，d為陰離子交換膜，B項錯誤；C．a(chǎn)極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2(CH3)4N++2H2O+2e?=2(CH3)4NOH+H2↑，C項正確；D．制備182g四甲基氫氧化銨則轉(zhuǎn)移2mole－，陰極產(chǎn)生1molH2，陽極產(chǎn)生0.5molO2（電極反應(yīng)式為4OH－4e－=O2↑+2H2O），共產(chǎn)生1.5mol氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況下為33.6L），D項正確。答案選B。10．（2023春·山東煙臺·高三統(tǒng)考期中）電催化NO合成氨技術(shù)憑借其低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)勢成為化工行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。某科研團(tuán)隊設(shè)計的ZnNO電池裝置及在不同電壓下的單位時間產(chǎn)量如下圖所示，已知：①雙極膜中電離出的和在電場作用下可以向兩極遷移；②法拉第效率。下列說法錯誤的是

A．雙極膜中的移向X極B．Y極電極反應(yīng)式為C．當(dāng)外電路通過時，雙極膜中有發(fā)生解離D．0.5V電壓下連續(xù)放電10小時，外電路通過，法拉第效率為93.5%【答案】D【解析】A．雙極膜中的移向負(fù)極即X極，A正確；B．Y極NO得電子變成氨氣，且氫離子移向正極即Y極，電極反應(yīng)式為，B正確；C．由B可知，當(dāng)外電路通過時消耗1molH+，故雙極膜中有發(fā)生解離得到1molH+，C正確；D．由圖可知當(dāng)電壓為0.5V時，氨氣產(chǎn)量為，則10h產(chǎn)生氨氣為，由可知，當(dāng)電路中通過時，理論上氨氣的質(zhì)量為，法拉第效率為，D錯誤。故選D。1．（2023·山東·統(tǒng)考高考真題）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始工作。下列說法正確的是

A．甲室電極為正極B．隔膜為陽離子膜C．電池總反應(yīng)為：D．?dāng)U散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響【答案】CD【解析】A.向甲室加入足量氨水后電池開始工作，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錯誤；B.再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯誤；C.左側(cè)負(fù)極是，正極是，則電池總反應(yīng)為：，故C正確；D.擴(kuò)散到乙室會與銅離子反應(yīng)生成，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產(chǎn)生影響，故D正確。綜上所述，答案為CD。2．（2023·全國·高三統(tǒng)考專題練習(xí)）電解質(zhì)濃度不同形成的濃差電池，稱為離子濃差電池。以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉(zhuǎn)化為高純H2的裝置如圖所示。下列說法正確的是

A．Cu(1)的電勢低于Cu(2)的電勢B．C(1)極電極反應(yīng)式為2NH36e+6OH=N2+6H2OC．工作時，左池從左側(cè)經(jīng)膜Ⅰ移向右側(cè)，右池OH從左側(cè)經(jīng)膜Ⅱ移向右側(cè)D．當(dāng)濃差電池停止放電時，理論上可得到22.4L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的H2(忽略溶液體積變化)【答案】B【解析】以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉(zhuǎn)化為高純H2，C(1)電極上，NH3轉(zhuǎn)化為N2，N元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，C(1)電極為陽極，則C(2)電極為陰極，Cu(1)為正極，Cu(2)為負(fù)極。A．由分析知，Cu(1)為正極，Cu(1)的電勢高于Cu(2)的電勢，A項錯誤；B．C(1)極電極上NH3失電子被氧化為N2，電極反應(yīng)式為2NH36e+6OH=N2+6H2O，B項正確；C．原電池中陰離子向負(fù)極遷移，則SO向電池負(fù)極移動，故SO經(jīng)過陰離子交換膜Ⅰ從右側(cè)移向左側(cè)；電解池在陰離子向陽極遷移，故OH經(jīng)過陰離子交換膜Ⅱ由右側(cè)移向左側(cè)，C項錯誤；D．當(dāng)濃差電池左右濃度相等時則停止放電，設(shè)負(fù)極放電使溶液中增加xmolCu2+，則正極減少xmolCu2+，當(dāng)濃差電池停止放電時有：x+2L×0.5mol/L=2L×2.5mol/Lx，解得x=2mol，則此時電路中轉(zhuǎn)移電子2×2mol=4mol，右池陰極反應(yīng)為：2H2O+2e=H2↑+2OH，則此時生成H2物質(zhì)的量4mol×=2mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為2mol×22.4L/mol=44.8L，D項錯誤；答案選B。3．（2023·北京西城·北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？既＃┕怆娀瘜W(xué)裝置可以將還原為有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)碳資源的再生利用。圖1是光電化學(xué)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的電解裝置示意圖。在不同電壓條件下進(jìn)行光照電解實(shí)驗(yàn)，不同有機(jī)產(chǎn)物的法拉第效率如圖2所示。

資料：ⅰ．還原性：ⅱ．法拉第效率的定義：(生成的電子)(通過電極的電子)ⅲ．選擇性的定義：(生成的)(發(fā)生反應(yīng)的)以下說法不正確的是A．陽極電極反應(yīng)式為：B．使用光電極可以節(jié)約電能，為陰極的轉(zhuǎn)化提供C．由圖2通過計算可知：電解電壓為時，D．以上實(shí)驗(yàn)表明：通過改變電壓可以選擇性地獲得不同還原產(chǎn)物【答案】C【解析】由圖可知，BiVO4電極為陽極，陽極電極式為，陰極CO2轉(zhuǎn)化為CH2O和HCOOH，，；A．由圖可知，BiVO4電極為陽極，電極反應(yīng)式，A正確；B．使用BiVO4光電極進(jìn)行光照電解實(shí)驗(yàn)，可以將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能可以節(jié)約電能，為陰極CO2的轉(zhuǎn)化提供H+，B正確；C．由分析可知，生成等物質(zhì)的量的CH2O或HCOOH等產(chǎn)物時轉(zhuǎn)移的電子不同，由法拉第效率的定義，，選擇性(S)的定義，，故由圖2可知，電解電壓為0.9V時，則，則，C錯誤；D．由圖2可知，通過改變電壓可以選擇性地獲得不同還原產(chǎn)物，D正確；故答案為：C。4．（2023春·河北石家莊·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）我國科學(xué)家設(shè)計了一種利用廢水中的將苯酚氧化為和的原電池—電解池組合裝置(如圖)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保二位一體。已知：羥基自由基()的氧化性僅次于氟氣。下列說法正確的是A．電子轉(zhuǎn)移方向：c電極→導(dǎo)線→b電極B．d電極的電極反應(yīng)為C．右側(cè)裝置中，c、d兩電極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為D．若a電極上有參與反應(yīng)，理論上溶液中有通過陰離子膜進(jìn)入a電極區(qū)溶液【答案】C【解析】該裝置是利用廢水中的將苯酚氧化為和的原電池—電解池組合裝置，左側(cè)為原電池，右側(cè)為電解池，a電極發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，b電極發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，則c電極為陰極，d電極為陽極。A．左側(cè)裝置是原電池，右側(cè)裝置是電解池，原電池中，a電極是正極，b電極為負(fù)極。電解池中，c電極是陰極，d電極是陽極。電子轉(zhuǎn)移方向：b電極→導(dǎo)線→c電極，故A錯誤；B．根據(jù)圖示可知，d電極的電極反應(yīng)為，故B錯誤；C．c電極的電極反應(yīng)為，每轉(zhuǎn)移電子，c電極上產(chǎn)生氣體。d電極的電極反應(yīng)為，羥基自由基()的氧化性僅次于氟氣，苯酚被羥基自由基氧化的化學(xué)方程式為，每轉(zhuǎn)移電子，d電極上產(chǎn)生氣體。c、d兩電極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為，故C正確；D．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)為，若a電極上有參與反應(yīng)，理論上有從a電極區(qū)溶液通過陰離子膜進(jìn)入溶液，故D錯誤；故選C。5．（2023·陜西咸陽·統(tǒng)考三模）最近科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，工作原理如圖所示。下列說法正確的是

A．吸附層a發(fā)生的電極反應(yīng)為：B．NaClO4的作用是傳導(dǎo)離子并參與電極反應(yīng)C．電解質(zhì)溶液中Na+向左移動，ClO向右移動D．全氫電池的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O【答案】A【解析】A．電子由吸附層a流出且氫氣在吸附層a上與氫氧根結(jié)合生成水，則吸附層a發(fā)生的電極反應(yīng)為：，故A正確；B．的作用是離子的定向移動而形成電流，，但不參與電極反應(yīng)，故B錯誤；C．由分析可知，吸附層a為負(fù)極、吸附層b為正極；陽離子（）向正極移動（向右移）；陰離子（）移向負(fù)極（即向左移動），故C錯誤；D．吸附層a上氫氣失去電子與氫氧根結(jié)合生成水；吸附層b上氫離子得到電子生成氫氣可知，“全氫電池”工作時，將酸與堿反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，則其總反應(yīng)為：，故D錯誤；答案選A。6．（2023·浙江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）直接燃料電池是一種新型化學(xué)電源，其工作原理如圖所示。電池放電時，下列說法不正確的是

A．電池工作時，電極I電勢低B．電極Ⅱ的反應(yīng)式為：C．電池總反應(yīng)為：D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，通過陽離子交換膜的為3.9g【答案】C【解析】電池工作時，電勢低的是負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極，故電極I為負(fù)極，電極Ⅱ?yàn)檎龢O，負(fù)極：H2O22e+2OH=O2+2H2O，正極:。A．電池工作時，電勢低的是負(fù)極，電子從負(fù)極流向正極，故電極I電勢低，A正確；B．電極Ⅱ?yàn)檎龢O，電極反應(yīng)式為：，B正確；C．該電池放電過程中，負(fù)極區(qū)的OH來自KOH，正極區(qū)的來自H2SO4，K+通過陽離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)與硫酸根結(jié)合生成K2SO4，因此電池總反應(yīng)為：，C錯誤；D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，通過陽離子交換膜的為0.1mol，即3.9g，D正確；故選C。7．（2023秋·福建龍巖·高三校聯(lián)考期末）某溫度下，應(yīng)用電化學(xué)原理處理廢舊塑料PET(

)制取甲酸鉀裝置如圖。下列說法錯誤的是

A．轉(zhuǎn)移1mol電子產(chǎn)生0.5molB．隔膜為陽離子交換膜C．陽極反應(yīng)：D．

為PET水解產(chǎn)物【答案】B【解析】結(jié)合電極反應(yīng)產(chǎn)物分析，PET(

)在堿性條件下水解生成

和HOCH2CH2OH，HOCH2CH2OH在堿性條件下失去電子生成HCOO，則石墨電極為陽極，不銹鋼板為陰極，陰極氫離子得到電子生成氫氣，多余的氫氧根離子經(jīng)過陰離子交換膜進(jìn)入左側(cè)。A．陰極反應(yīng)為2H+2e=H2↑，轉(zhuǎn)移1mol電子產(chǎn)生0.5mol，A正確；B．陰極生成氫氧根離子，氫氧根離子經(jīng)過陰離子交換膜進(jìn)入左側(cè)，隔膜為陰離子交換膜，B錯誤；C．結(jié)合分析，陽極反應(yīng)：，C正確；D．PET(

)在堿性條件下水解生成

和H