2023高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)-第7講-離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用-題組訓(xùn)練

第7講-離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用1．（2021武漢期末）2019年11月《Science》雜志報(bào)道了王浩天教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，原理如圖所示（已知：H2O2?H++HO2﹣，Ka＝2.4×10﹣12）。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．X膜為選擇性陽離子交換膜電極 B．催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．1molO2完全反應(yīng)，電極上流過4mole﹣ D．a(chǎn)極上的電極反應(yīng)為：H2﹣2e﹣＝2H+2．（2020浙江模擬）用電解法可提純含有某些含氧酸根雜質(zhì)的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示．下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A．通電后陰極區(qū)附近溶液pH會(huì)增大 B．陽極反應(yīng)式為4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑ C．純凈的KOH溶液從b出口導(dǎo)出 D．K+通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)3．（2020秋?銀川校級(jí)月考）某新型水系鈉離子電池工作原理如圖所示。TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，充電時(shí)Na2S4還原為Na2S，下列說法不正確的是（）A．充電時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B．放電時(shí)，a極為正極 C．充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為3I﹣﹣2e﹣═I3﹣ D．M是陽離子交換膜4．（2020攀枝花三模）電解合成1，2﹣二氯乙烷的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法中不正確的是（）A．該裝置工作時(shí)，陽極的電極反應(yīng)是CuCl（s）+Cl﹣﹣e﹣═CuCl2 B．液相反應(yīng)為CH2＝CH2+2CuCl2═ClCH2CH2Cl+2CuCl（s） C．X、Y依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜 D．該裝置總反應(yīng)為CH2＝CH2+2NaCl+2H2OClCH2CH2Cl+2NaOH+H2↑5．（2021?三元區(qū)校級(jí)模擬）微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是（）A．HS﹣在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42﹣的反應(yīng)為：HS﹣+4H2O﹣8e﹣＝SO42﹣+9H+ B．電子從b流出，經(jīng)外電路流向a C．如果將反應(yīng)物直接燃燒能量的利用率不會(huì)變化 D．若該電池電路中有0.4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.45molH+通過質(zhì)子交換膜6．微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，下列說法正確的是（）A．電子從b流出，經(jīng)外電路流向a B．HS﹣在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42﹣的反應(yīng)是HS﹣+4H2O﹣8e﹣═SO42﹣+9H+ C．如果將反應(yīng)物直接燃燒，能量的利用率不會(huì)變化 D．若該電池電路中有0.4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則有0.5molH+通過質(zhì)子交換膜7．某新型水系鈉離子電池工作原理如圖所示。TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，充電時(shí)Na2S4還原為Na2S。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．放電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為：4S2﹣﹣6e﹣═S42﹣ B．M是陰離子交換膜 C．充電時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D．充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為：3I﹣﹣2e﹣═I3﹣8.中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所課題組基于二氧化碳和甲酸的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可逆的水系金屬－二氧化碳二次電池，放電時(shí)工作原理如圖所示。下列有關(guān)電池放電時(shí)的說法錯(cuò)誤的是（）A.N極發(fā)生還原反應(yīng)B.電子由N極流出經(jīng)導(dǎo)線流入M極C.N極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋＝HCOOHD.若電路中流過6.02×1022個(gè)電子，則理論上M極有3.25g鋅參加反應(yīng)9.鋁是應(yīng)用廣泛的金屬。以鋁土礦（主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì)）為原料制備鋁的一種工藝流程如下：注：SiO2在“堿溶”時(shí)轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為。（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH（填“增大”、“不變”或“減小”）。（3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是。（4）“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為，陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為。（5）鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN．在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是。10.某混合物漿液含有Al（OH）3、MnO2和少量Na2CrO4．考慮到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置（見圖），使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用．回答Ⅰ和Ⅱ中的問題．Ⅰ．固體混合物的分離和利用（流程圖中的部分分離操作和反應(yīng)條件未標(biāo)明）（1）反應(yīng)①所加試劑NaOH的電子式為．B→C的反應(yīng)條件為，C→Al的制備方法稱為．（2）該小組探究反應(yīng)②發(fā)生的條件．D與濃鹽酸混合，不加熱，無變化；加熱有Cl2生成，當(dāng)反應(yīng)停止后，固體有剩余，此時(shí)滴加硫酸，又產(chǎn)生Cl2．由此判斷影響該反應(yīng)有效進(jìn)行的因素有（填序號(hào)）ac．a(chǎn)．溫度b．Cl﹣的濃度c．溶液的酸度（3）0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2?xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28kJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為．Ⅱ含鉻元素溶液的分離和利用（4）用惰性電極電解時(shí)，CrO42﹣能從漿液中分離出來的原因是，分離后含鉻元素的粒子是；陰極室生成的物質(zhì)為（寫化學(xué)式）．第7講-離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用題組訓(xùn)練答案1．（2021武漢期末）答案：C。解析：A．通過以上分析知，H+能透過X膜，則X膜為選擇性陽離子交換膜，A正確；B．催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，所以催化劑可促進(jìn)反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，B正確；C．b電極反應(yīng)式為O2+H2O+2e﹣＝HO2﹣+OH﹣，則1molO2完全反應(yīng)，電極上流過2mole﹣，C錯(cuò)誤；D．通過以上分析知，a電極反應(yīng)式為H2﹣2e﹣＝2H+，D正確。2．（2020浙江模擬）答案：D。解析：A．電解時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為：4H++4e﹣＝2H2↑，氫離子濃度減小，溶液的pH增大，A正確；B．電解除雜過程相當(dāng)于電解水，陽極反應(yīng)式為：4OH﹣﹣4e﹣＝2H2O+O2↑，B正確；C．在b電極附近產(chǎn)生氫氧根離子，鉀離子向b電極移動(dòng)，所以除去雜質(zhì)后氫氧化鉀溶液從液體出口b導(dǎo)出，C正確；D．用氯化鉀制備氫氧化鉀時(shí)，陰極上氫離子放電，陽極上氯離子放電，K+通過交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū)，D錯(cuò)誤。3．（2020秋?銀川校級(jí)月考）答案：B。解析：A．根據(jù)裝置圖，充電時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，A正確；B．充電時(shí)Na2S4在a極還原為Na2S，充電時(shí)a是陰極，所以放電時(shí)，a極為負(fù)極，B錯(cuò)誤；C．充電時(shí)，b是陽極，根據(jù)圖示，陽極I﹣失電子被氧化為I3﹣，電極反應(yīng)式為3I﹣﹣2e﹣＝I3﹣，C正確；D．若M是陰離子交換膜，則陰離子混合后會(huì)相互反應(yīng)，所以M是陽離子交換膜，D正確。4．（2020攀枝花三模）答案：C。解析：A．在電解池裝置中，陽極的電極反應(yīng)式為：CuCl﹣e﹣＝Cu2++Cl﹣，A正確；B．由分析可知，液相反應(yīng)中發(fā)生的反應(yīng)為C2H4+2CuCl2＝ClCH2CH2Cl+2CuCl，B正確；C．陰極H2O或H+放電生成NaOH，所以離子交換膜Y為陽離子交換膜；陽極CuCl放電轉(zhuǎn)化為CuCl2，所以離子交換膜X為陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；D．以NaCl和CH2＝CH2為原料合成1，2﹣二氯乙烷中，CuCl→CuCl2→CuCl，CuCl循環(huán)使用，其實(shí)質(zhì)是NaCl、H2O與CH2＝CH2反應(yīng)，所以總反應(yīng)為CH2＝CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl，D正確。5．（2021三元區(qū)校級(jí)模擬）答案：A。解析：A、負(fù)極上HS﹣在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42﹣，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是HS﹣+4H2O﹣8e﹣＝SO42﹣+9H+，A正確；B、b是電池的正極，a是負(fù)極，所以電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，B錯(cuò)誤；C、如果將反應(yīng)物直接燃燒，高溫下微生物被殺死，效率更低，C錯(cuò)誤；D、根據(jù)電子守恒，若該電池有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，有0.4molH+通過質(zhì)子交換膜，D錯(cuò)誤。6.答案：B。解析：A、b是電池的正極，a是負(fù)極，所以電子從a流出，經(jīng)外電路流向b，A錯(cuò)誤；B、負(fù)極上HS﹣在硫氧化菌作用下轉(zhuǎn)化為SO42﹣，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是HS﹣+4H2O﹣8e﹣＝SO42﹣+9H+，B正確；C、如果將反應(yīng)物直接燃燒，高溫下微生物被殺死，效率更低，C錯(cuò)誤；D、根據(jù)電子守恒，若該電池有0.4mol電子轉(zhuǎn)移，有0.4molH+通過質(zhì)子交換膜，D錯(cuò)誤。7.答案：B。解析：A．充電時(shí)Na2S4還原為Na2S，放電和充電互為逆過程，所以a是負(fù)極，電極反應(yīng)式為：4S2﹣﹣6e﹣＝S42﹣，A正確；B．根據(jù)圖示可以知道交換膜允許鈉離子自由通過，所以M應(yīng)該是陽離子交換膜，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)題意：TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，所以充電時(shí)，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，C正確；D．在充電時(shí)，陽極b上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示知道電極反應(yīng)為3I﹣﹣2e﹣═I3﹣，D正確。8.答案：B。解析：由圖可知，M為負(fù)極，N為正極。放電時(shí)，電子由M極流出經(jīng)過導(dǎo)線流入N極，N極上的CO2得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確，B錯(cuò)誤.放電時(shí)，N極的電極反應(yīng)式為CO2+2e-+2H+=HCOOH，C正確；放電時(shí)，電路中流過0.1mol電子，M極理論上參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量為3.25g，D正確。9.答案：（1）Al2O3+2OH﹣═2AlO2﹣+H2O；（2）減?。唬?）石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化；（4）4CO32﹣+2H2O﹣4e﹣═4HCO3﹣+O2↑；H2；（5）NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜。解析：（1）“堿溶”時(shí)生成偏鋁酸鈉的離子方程式為Al2O3+2OH﹣═2AlO2﹣+H2O。（2）向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，與NaAlO2反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，堿性為OH﹣＞AlO2﹣＞CO32﹣，可知溶液的pH減小。（3）“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，因石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化。（4）由圖可知，陽極反應(yīng)為4CO32﹣+2H2O﹣4e﹣═4HCO3﹣+O2↑，陰極上氫離子得到電子生成氫氣，則陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為H2。鋁粉在1000℃時(shí)可與N2反應(yīng)制備AlN．在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜，10.答案：（1）；加熱（或煅燒）；電解法；（2）ac；（3）2Cl2（g）+TiO2（s）+2C（s）═TiCl4（l）+2CO（g）△H＝﹣85.6kJ?mol﹣1；（4）在直流電場(chǎng)作用下，CrO42﹣通過陰離子交換膜向陽極室移動(dòng)，脫離漿液；CrO42﹣、Cr2O72﹣；NaOH和H2．解析：（1）NaOH為離子化合物，電子式為，B為Al（OH）3，在加熱條件下生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁可得到鋁。（2）反應(yīng)涉及的條件為加熱，加熱下可反應(yīng)，另外加熱硫酸，氫離子濃度變化，可知影響的因素為溫度和氫離子濃度。（3）0.1molCl2與焦炭、TiO2完全反應(yīng)，生成一種還原性氣體和一種易水解成TiO2?xH2O的液態(tài)化合物，放熱4.28kJ，由質(zhì)量守恒可知還