2024屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)培優(yōu)練6“隔膜”電化學(xué)裝置分析（含答案）

培優(yōu)練6“隔膜”電化學(xué)裝置分析1.氯化氫回收氯氣技術(shù)近年來為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。一種氯化氫電解回收氯氣的原理如圖。下列說法錯(cuò)誤的是()A.石墨電極連接電源正極B.H＋透過交換膜從鉑電極向石墨電極移動(dòng)C.陰極區(qū)域的反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2OD.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極區(qū)域電解質(zhì)溶液pH增大2.某新型可充電鈉離子電池放電時(shí)的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A.放電時(shí)，Mo箔為電池的負(fù)極B.充電時(shí)，電源的正極應(yīng)與Mg箔連接C.放電時(shí)，Na＋通過交換膜從左室移向右室D.充電時(shí)，陽極反應(yīng)為Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－=Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋3.1，5-戊二胺()是生物法制備尼龍材料的重要原料，利用雙極膜(BPM)電滲析產(chǎn)堿技術(shù)可將生物發(fā)酵液中的1，5-戊二胺硫酸鹽(含和SOeq\o\al(2－,4))轉(zhuǎn)換為1，5-戊二胺，實(shí)現(xiàn)無害化提取，工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.a極的電勢比b極的低B.m膜為陽離子交換膜，n膜為陰離子交換膜C.電解過程中，H2SO4極室溶液的pH逐漸減小D.b極區(qū)每生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，理論上可生成2mol1，5-戊二胺4.電解法常用于分離提純物質(zhì)，某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]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(如圖)，使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液進(jìn)行回收利用。(已知：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O)下列說法不正確的是()A.陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2B.陽極發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C.a離子交換膜為陽離子交換膜D.當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽極室可生成1molCr2Oeq\o\al(2－,7)5.使用交替排列的單價(jià)選擇性陽離子交換膜和陰離子交換膜的電滲析過程如圖所示。電滲析分離離子的原理是單價(jià)陽離子(例如：Li＋、Na＋、K＋)通過單價(jià)選擇性陽離子交換膜遷移到濃縮室，而二價(jià)陽離子(例如：Ca2＋、Mg2＋)被阻擋，留在脫鹽室，達(dá)到富集鋰的目的。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電極W連接電源正極，電極N連接電源負(fù)極B.X口流出的是富Li＋鹽水，Y口流出的是貧Li＋鹽水C.選擇性離子交換膜是電滲析技術(shù)應(yīng)用于鹽湖鹵水提鋰的關(guān)鍵D.該電滲析過程總的電解方程式為2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑6.微生物電池在運(yùn)行時(shí)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)無污染凈化高濃度苯酚污水、高濃度酸性NOeq\o\al(－,3)廢水和海水淡化，其裝置如圖所示。圖中M和N為陽離子交換膜或陰離子交換膜，Z以食鹽水模擬海水。下列說法錯(cuò)誤的是()A.M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜B.X為高濃度酸性NOeq\o\al(－,3)廢水，Y為高濃度苯酚污水C.每消耗苯酚9.4g，模擬海水理論上除鹽163.8gD.電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為7∶157.乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法不正確的是()A.在上述電化學(xué)合成過程中，用Cl2代替Br2也可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化B.如果用Cl2代替Br2，乙二醛生成乙醛酸的化學(xué)方程式為Cl2＋OHC—CHO＋H2O=2HCl＋HOOC—CHOC.陰極的電極反應(yīng)式為HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=HOOC—CHO＋H2OD.雙極膜中間層中的H＋在外電場作用下向石墨電極方向遷移8.光電池在光照條件下可產(chǎn)生電壓，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)光能的充分利用。雙極膜復(fù)合層間的H2O能解離為H＋和OH－，且雙極膜能實(shí)現(xiàn)H＋和OH－的定向通過。下列說法不正確的是()A.該裝置工作時(shí)涉及光能、化學(xué)能、電能的轉(zhuǎn)化B.光照過程中陽極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變C.再生池中的反應(yīng)為2V2＋＋2H＋eq\o(=,\s\up7(催化劑))2V3＋＋H2↑D.陽極生成1molO2時(shí)，理論上雙極膜共解離出離子數(shù)目為4NA9.硼酸(H3BO3)大量應(yīng)用于玻璃工業(yè)，能改善玻璃制品的性能。通過電解NaB(OH)4溶液可以制備硼酸，工作原理如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.N為電源負(fù)極B.產(chǎn)品室中的反應(yīng)為B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋=H3BO3＋H2OC.b膜為陽離子交換膜D.每生成1molH3BO3，兩極共生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下16.8L氣體10.在直流電源作用下，雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，利用雙極膜電解池產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性羥基自由基(·OH)處理含苯酚廢水和含SO2的煙氣的工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A.電勢：N電極>M電極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2.8molH＋透過膜aD.若·OH只與苯酚和SO2反應(yīng)，則參加反應(yīng)的苯酚和SO2物質(zhì)的量之比為1∶1411.科研工作者通過開發(fā)新型催化劑，利用太陽能電池將工業(yè)排放的CO2轉(zhuǎn)化為CO，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。工作原理如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A.N極為陰極B.離子交換膜為陰離子交換膜C.陽極的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋=CO＋H2OD.理論上該裝置在工作時(shí)，H3PO4與KH2PO4緩沖溶液的pH保持不變參考答案1.A[分析題圖可知，石墨電極為陰極，連接電源負(fù)極，故A錯(cuò)誤；H＋通過質(zhì)子交換膜從陽極(鉑電極)向陰極(石墨電極)移動(dòng)，故B正確；石墨電極為陰極，陰極區(qū)域發(fā)生的反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，故C正確；陽極反應(yīng)為2HCl－2e－=Cl2＋2H＋，電路中每轉(zhuǎn)移4mol電子，有4molH＋通過質(zhì)子交換膜由陽極區(qū)域移向陰極區(qū)域，在陰極區(qū)域發(fā)生反應(yīng)4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，移向陰極區(qū)域的氫離子被消耗，又有水生成，所以隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陰極區(qū)域電解質(zhì)溶液pH增大，故D正確。]2.D[根據(jù)圖示，放電時(shí)，Mo箔上Fe[Fe(CN)6]轉(zhuǎn)化為Na2Fe[Fe(CN)6]，F(xiàn)e化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，則Mo箔為正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)Mo箔作陽極，與電源的正極相連，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)Na＋通過交換膜從負(fù)極(右室)移向正極(左室)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)陽極上Na2Fe[Fe(CN)6]失電子轉(zhuǎn)化為Fe[Fe(CN)6]和Na＋，D項(xiàng)正確。]3.D[根據(jù)工作原理圖，可知生物發(fā)酵液中通過m膜進(jìn)入產(chǎn)品室，a極附近BPM中的OH－進(jìn)入產(chǎn)品室，兩者反應(yīng)生成1，5－戊二胺，則a極為陰極，發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，陰極的電勢比陽極的低，A項(xiàng)正確；生物發(fā)酵液中的通過m膜進(jìn)入產(chǎn)品室，則m膜為陽離子交換膜，b極為陽極，則生物發(fā)酵液中的SOeq\o\al(2－,4)通過n膜進(jìn)入H2SO4極室，則n膜為陰離子交換膜，B項(xiàng)正確；b極為陽極，b極附近BPM中的H＋進(jìn)入H2SO4極室，使溶液pH逐漸減小，C項(xiàng)正確；b極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，則b極區(qū)每生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，有1mol進(jìn)入產(chǎn)品室，可生成1mol1，5－戊二胺，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4.D[電解時(shí)，陽極上水放電：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故CrOeq\o\al(2－,4)通過陰離子交換膜向陽極移動(dòng)，從而從漿液中分離出來，因存在2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O，則分離后含鉻元素的粒子是CrOeq\o\al(2－,4)、Cr2Oeq\o\al(2－,7)；陰極上水放電：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－，混合物漿液中的鈉離子通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極，故陰極反應(yīng)生成氫氣和NaOH。由于生成Cr2Oeq\o\al(2－,7)的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，陽極室生成Cr2Oeq\o\al(2－,7)小于1mol，D錯(cuò)誤。]5.B[由圖可知，Cl－向W電極方向移動(dòng)，Li＋向N電極方向移動(dòng)，則W極是和電源正極相連的陽極，N極是和電源負(fù)極相連的陰極，A正確；X口流出鹽水所對應(yīng)的兩個(gè)交換膜之間，所含的Li＋通過單價(jià)選擇性陽離子交換膜移向右邊隔壁的兩個(gè)膜之間，則X口流出的是貧Li＋鹽水，而Y口流出鹽水所對應(yīng)的兩個(gè)交換膜之間，則多了左邊兩個(gè)膜之間滲透移動(dòng)過來的Li＋，則Y口流出的是富Li＋鹽水，B錯(cuò)誤；通過對圖分析，從鹽湖鹵水提鋰，可利用圖中的單價(jià)選擇性陽離子交換膜和陰離子交換膜通過電滲析法使鹽湖鹵水中所含的鋰離子富集起來，然后再提取鋰，C正確；從W電極和N電極的產(chǎn)物結(jié)合電解池電極離子的放電順序可知，W電極是OH－放電，N電極是H＋放電，而OH－和H＋均來自水分子的電離，則整個(gè)電滲析過程中，被電解的是水，D正確。]6.B[由圖中所示電子流向可知，生物膜為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則X是高濃度苯酚污水，氣體1是CO2；電子流入碳布，發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，則Y是高濃度酸性NOeq\o\al(－,3)廢水，氣體2是N2；海水得到淡化，則食鹽水作為電解質(zhì)溶液，Na＋向正極移動(dòng)，N是陽離子交換膜，Cl－向負(fù)極移動(dòng)，M是陰離子交換膜，故A正確，B錯(cuò)誤；負(fù)極苯酚生成CO2，有關(guān)系：～6CO2～28e－，每消耗苯酚9.4g，物質(zhì)的量為0.1mol，則轉(zhuǎn)移電子2.8mol，海水除鹽2.8molNaCl，質(zhì)量為163.8g，C正確；據(jù)分析，正極產(chǎn)生N2，有關(guān)系：2NOeq\o\al(－,3)～N2～10e－，負(fù)極有：～6CO2～28e－，電池工作一段時(shí)間后，轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等，則正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2.8∶6＝7∶15，D正確。]7.D[題給裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為陰極，石墨電極為陽極，陽極上Br－失電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，而Cl2與Br2化學(xué)性質(zhì)相似，故A、B正確；電解過程中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，乙二酸轉(zhuǎn)化成乙醛酸，電極反應(yīng)式為HOOC—COOH＋2e－＋2H＋=HOOC—CHO＋H2O，故C正確；雙極膜中間層的H＋在外電場作用下移向陰極，即H＋移向鉛電極，故D錯(cuò)誤。]8.D[在光照條件下光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，電解池中電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確；光照過程中，陽極反應(yīng)消耗氫氧根離子，雙極膜可將水解離為氫離子和氫氧根離子，水解離生成的氫氧根離子移向陽極，陽極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變，故B正確；再生池中的反應(yīng)為2V2＋＋2H＋eq\o(=,\s\up7(催化劑))2V3＋＋H2↑，故C正確；陽極生成1molO2時(shí)，轉(zhuǎn)移4mol電子，消耗4molOH－，由于陽極區(qū)溶液中的n(OH－)基本不變，理論上雙極膜共解離出4molOH－和4molH＋，即解離出的離子數(shù)目為8NA，故D錯(cuò)誤。]9.C[由題圖可知，F(xiàn)室得到濃氫氧化鈉溶液，則電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，右側(cè)石墨為陰極，則N為電源負(fù)極，A正確；E室為陽極室，電極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，氫離子通過a膜進(jìn)入產(chǎn)品室；原料室中B(OH)eq\o\al(－,4)通過b膜進(jìn)入產(chǎn)品室，產(chǎn)品室中的反應(yīng)為B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋=H3BO3＋H2O，B正確；原料室中B(OH)eq\o\al(－,4)通過b膜進(jìn)入產(chǎn)品室，b膜為陰離子交換膜，C錯(cuò)誤；每生成1molH3BO3，F(xiàn)室生成H20.5mol、E室生成O20.25mol，則兩極共生成氣體0.75mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體體積為16.8L，D正確。]10.C[M極上O2得電子生成羥基自由基(·OH)，電極反應(yīng)為O2＋2e－＋2H＋=2·OH，則M極為陰極，連接電源的負(fù)極，膜b允許H＋透過進(jìn)入陰極區(qū)，M極上產(chǎn)生的羥基自由基將苯酚氧化成CO2；N極為陽極，其電極反應(yīng)為OH－－e－=·OH，則膜a允許OH－透過進(jìn)入陽極區(qū)，N極上產(chǎn)生的羥基自由基將SO2氧化為硫酸根離子。陽極電勢大于陰極，A正確；1mol苯酚轉(zhuǎn)化為CO2，失去28mol電子，1molSO2轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)失去2mole－，則每處理9.4g(0.1mol)苯酚，理論上可處理1.4molSO2，反應(yīng)之比為1∶4，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。]11.D[題給裝置外電路有光伏電池(將太陽能轉(zhuǎn)化