2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新高考版） 第7章 第43講　多池、多室的電化學(xué)裝置

PAGE1PAGE第43講多池、多室的電化學(xué)裝置[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.了解串聯(lián)裝置的連接特點，了解離子交換膜的特點及作用。2.掌握多池、多室問題分析的一般方法。3.能熟練用電子守恒、關(guān)系式法等進行有關(guān)電化學(xué)計算?？键c一多池串聯(lián)的兩大模型及原理分析1．常見多池串聯(lián)裝置圖模型一外接電源與電解池的串聯(lián)(如圖)A、B為兩個串聯(lián)電解池，相同時間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。模型二原電池與電解池的串聯(lián)(如圖)甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。2．二次電池的充電(1)可充電電池原理示意圖充電時，原電池負極與外接電源負極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作“正接正，負接負”。(2)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應(yīng)，充電時是電解池反應(yīng)。充電、放電不是可逆反應(yīng)。(3)放電時的負極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)相反，放電時的正極反應(yīng)和充電時的陽極反應(yīng)相反。將負(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。=Fe(OH)2，則充電時陰極的電極反應(yīng)式為Fe(OH)2＋2e－=Fe＋2OH－。3．電化學(xué)計算的三種方法如以電路中通過4mole－為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式：4e－～～(式中M為金屬，n為其離子的化合價數(shù)值)該關(guān)系式具有總覽電化學(xué)計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學(xué)計算問題。1．如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列關(guān)于該裝置工作時的說法正確的是()A．該裝置工作時，Ag電極上有氣體生成B．甲池中負極反應(yīng)式為N2H4－4e－=N2＋4H＋C．甲池和乙池中溶液的pH均減小D．當(dāng)甲池中消耗3.2gN2H4時，乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體答案C解析該裝置圖中，甲池為燃料電池，其中左邊電極為負極，右邊電極為正極，乙池為電解池，石墨電極為陽極，Ag電極為陰極，陰極上Cu2＋得電子生成銅，無氣體生成，A錯誤；甲池溶液呈堿性，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)H＋，B錯誤；根據(jù)甲池的總反應(yīng)式可知有水生成，電解液被稀釋，故堿性減弱，pH減小，乙池的總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，電解液酸性增強，pH減小，C正確；3.2gN2H4的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，產(chǎn)生0.2molCu，質(zhì)量為12.8g，D錯誤。2．鉛酸蓄電池是典型的可充電電池，正、負極是惰性材料，電池總反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O，回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原)：(1)放電時，正極的電極反應(yīng)式是__________________。電解液中H2SO4的濃度將變________；當(dāng)外電路通過1mol電子時，理論上負極板的質(zhì)量增加________g。(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時，若按如圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成________，B電極上生成________，此時鉛酸蓄電池的正、負極的極性將________(填“不變”或“對換”)。答案(1)PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O小48(2)PbPbO2對換解析(1)根據(jù)總反應(yīng)式可知放電時，正極PbO2得到電子，電極反應(yīng)式是PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O，負極電極反應(yīng)式是Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4；由反應(yīng)式知放電時消耗H2SO4，則H2SO4濃度變??；當(dāng)外電路通過1mol電子時，理論上負極板的質(zhì)量增加0.5mol×96g·mol－1＝48g。(2)若按題圖連接，B為陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，A為陰極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，B電極上發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，A電極發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)，所以A電極上生成Pb，B電極上生成PbO2，此時鉛酸蓄電池的正、負極的極性將對換。3．在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。(1)電源中X為直流電源的________極。(2)pH變化：A__________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B________，C________。(3)通電5min時，B中共收集224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200mL，則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。(4)常溫下，若A中KCl足量且溶液的體積也是200mL，電解后，溶液的pH為__________(設(shè)電解前后溶液體積無變化)。答案(1)負(2)增大減小不變(3)0.025mol·L－1(4)13解析(1)三個裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNO3溶液時，Ag＋在陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成Ag，所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，由此推知X是電源負極。(2)電解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；電解CuSO4、K2SO4溶液生成H2SO4，溶液pH減?。浑娊釧gNO3溶液，銀為陽極，不斷溶解，Ag＋在陰極不斷析出，AgNO3溶液濃度基本不變，pH不變。(3)通電5min時，C中析出0.02molAg，電路中通過0.02mol電子；B中共收集0.01mol氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過0.04mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒，因此，B中電解分為兩個階段，先電解CuSO4溶液，生成O2，后電解水，生成O2和H2，B中收集到的氣體是O2和H2的混合物。設(shè)電解CuSO4溶液時生成O2的物質(zhì)的量為xmol，電解H2O時生成O2的物質(zhì)的量為ymol，則4x＋4y＝0.02(電子轉(zhuǎn)移守恒)，x＋3y＝0.01(氣體體積之和)，解得x＝y(tǒng)＝0.0025，所以n(CuSO4)＝2×0.0025mol＝0.005mol，c(CuSO4)＝eq\f(0.005mol,0.2L)＝0.025mol·L－1。(4)常溫下，通電5min時，A中放出0.01molH2，溶液中生成0.02molKOH，c(OH－)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1，pH＝13。考點二多室裝置的分析為實現(xiàn)特定功能需求，在電化學(xué)裝置中增加離子交換膜，將原電池或電解池分隔成兩個或多個相對獨立的室。1．離子交換膜的分類和應(yīng)用2．分析某室質(zhì)量變化的關(guān)鍵分析某室質(zhì)量的變化，既要考慮該區(qū)(或該電極)的化學(xué)反應(yīng)，又要考慮通過“交換膜”的離子帶來的質(zhì)量變化。1．鈉離子電池具有資源豐富、成本低、安全性好、轉(zhuǎn)換效率高等特點，有望成為鋰離子電池之后的新型首選電池，如圖是一種鈉離子電池工作示意圖：下列說法不正確的是()A．放電時，Na＋通過交換膜向N極移動B．充電時，光照可促進電子的轉(zhuǎn)移C．充電時，TiO2光電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)D．放電時，若負極室有2mol陰離子發(fā)生反應(yīng)，則電路中轉(zhuǎn)移2mol電子答案D解析由圖中信息知，放電時，電極N為正極，電極M為負極，Na＋由M極移向N極，A正確；根據(jù)題圖：TiO2光電極能使電池在太陽光照下充電，所以充電時，光可以促進I－在TiO2光電極上轉(zhuǎn)移電子，B正確；充電時，陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)圖示，陽極電極反應(yīng)式為3I－－2e－=Ieq\o\al(－,3)，＋6e－=4S2－，則放電時負極反應(yīng)式為4S2－－6e－=Seq\o\al(2－,4)，由此可知若負極室有2mol陰離子發(fā)生反應(yīng)，則電路中轉(zhuǎn)移3mol電子，D錯誤。2．我國科學(xué)家開發(fā)出了一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池具有同時合成氨和對外供電的功能，其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是()A．電極電勢：Zn/ZnO電極<MoS2電極B．Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OC．電池工作一段時間后，正極區(qū)溶液的pH減小D．電子流向：Zn/ZnO電極→負載→MoS2電極答案C解析Zn/ZnO電極為負極，MoS2電極為正極，正極電勢高于負極電勢，A正確；正極區(qū)消耗的H＋源于雙極膜解離出的H＋，且產(chǎn)生的NH3會部分溶解，所以正極區(qū)溶液的pH不會減小，C錯誤；電子流向：負極→負載→正極，D正確。3．(2022·湖北重點中學(xué)聯(lián)考)以純堿溶液為原料，通過電解的方法可制備小蘇打，原理裝置圖如下：上述裝置工作時，下列有關(guān)說法正確的是()A．乙池電極接電源正極，氣體X為H2B．Na＋由乙池穿過交換膜進入甲池C．NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小D．甲池電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案C解析由甲池放出O2知，乙池電極為電解池的陰極，和電源負極連接，溶液中氫離子放電生成氫氣，A項錯誤；電解池中陽離子移向陰極，B項錯誤；陰極附近氫離子放電破壞了水的電離平衡，電極附近氫氧根離子濃度增大，NaOH溶液Y的濃度比NaOH溶液Z的大，C項正確；甲池電極為陽極，電解質(zhì)溶液中氫氧根離子放電生成氧氣，氫離子濃度增大，碳酸根離子結(jié)合氫離子生成碳酸氫根離子，出口為碳酸氫鈉溶液，則電極反應(yīng)式為4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑，D項錯誤。4．(2022·四川南充模擬)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(xué)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)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．當(dāng)生成2.24LN2時，電路中通過1mol電子答案C解析右側(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；a為電源的負極，左側(cè)電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)：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)，形成濃氫氧化鈉溶液，所以隔膜Ⅰ為陽離子交換膜，故B錯誤、C正確；生成的2.24LN2未標(biāo)明條件，無法求得電路中通過電子的量，D錯誤。1．(2022·山東，13改編)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。下列說法錯誤的是()A．裝置工作時，甲室溶液pH逐漸減小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)移答案C解析電池工作時，左邊裝置中細菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，Co2＋在另一個電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO－失去電子后，H＋、金屬陽離子通過陽膜移向甲室，甲室溶液pH減小，A正確；對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2＋，同時得到Li＋，電極反應(yīng)式為LiCoO2＋e－＋4H＋=Li＋＋Co2＋＋2H2O，C錯誤；依據(jù)電子守恒，乙室消耗的H＋比負極CH3COO－反應(yīng)產(chǎn)生的H＋多，因而需補充鹽酸，B正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，可知沒有進行溶液轉(zhuǎn)移時，乙室Co2＋增加的質(zhì)量是甲室Co2＋減少質(zhì)量的2倍，而實際二者倍數(shù)為eq\f(300mg,200mg)＝1.5<2，故此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確。2．(2021·湖北，15)Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H＋濃度的增大會轉(zhuǎn)化為CrO3。電解法制備CrO3的原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A．電解時只允許H＋通過離子交換膜B．生成O2和H2的質(zhì)量比為8∶1C．電解一段時間后陰極區(qū)溶液OH－的濃度增大D．CrO3的生成反應(yīng)為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋=2CrO3＋H2O答案A解析左側(cè)電極上產(chǎn)生O2，右側(cè)電極上產(chǎn)生H2，說明左側(cè)電極為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，左側(cè)制備三氧化鉻：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2H＋=2CrO3＋H2O；右側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)式為4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑。H＋在陽極區(qū)參與反應(yīng)制備三氧化鉻，故不通過離子交換膜向陰極區(qū)遷移，A項錯誤；根據(jù)得失電子守恒，產(chǎn)生O2、H2的質(zhì)量之比為32∶4＝8∶1，B項正確；由陰極反應(yīng)式知，陰極產(chǎn)生OH－，如果OH－通過交換膜向左側(cè)遷移，OH－必然會中和H＋，與題意相矛盾，所以，鈉離子應(yīng)該由左側(cè)向右側(cè)遷移，陰極區(qū)氫氧化鈉溶液濃度增大，C項正確。3．(2021·河北，9)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯誤的是()A．隔膜允許K＋通過，不允許O2通過B．放電時，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時，b電極為陽極C．產(chǎn)生1Ah電量時，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時，鉛酸蓄電池消耗0.9g水答案D解析金屬性強的鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K＋通過，不允許O2通過，故A正確；放電時，a為負極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解池的陽極，故B正確；生成1mol超氧化鉀時，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比為(1mol×71g·mol－1)∶(1mol×32g·mol－1)≈2.22∶1，故C正確；鉛酸蓄電池充電時的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbSO4＋2H2O=PbO2＋Pb＋2H2SO4，反應(yīng)每消耗2mol水時，轉(zhuǎn)移2mol電子，由得失電子守恒可知，消耗3.9g鉀時，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為eq\f(3.9g,39g·mol－1)×18g·mol－1＝1.8g，故D錯誤。4．(2022·全國甲卷，10)一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)eq\o\al(2－,4)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SOeq\o\al(2－,4)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)eq\o\al(2－,4)＋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為電池的負極，電極反應(yīng)為Zn－2e－＋4OH－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2＋2e－＋4H＋=Mn2＋＋2H2O，K＋從Ⅲ區(qū)通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，A錯誤、C正確；Ⅰ區(qū)的SOeq\o\al(2－,4)通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，B正確；電池的總反應(yīng)為Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)＋Mn2＋＋2H2O，D正確。5．(2021·廣東，16)鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是()A．工作時，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)：2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Co＋O2↑＋4H＋答案D解析水放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯誤；若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強于水，氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜后，石墨電極的電極反應(yīng)會發(fā)生變化，故C錯誤；電解總反應(yīng)的離子方程式為2Co2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Co＋O2↑＋4H＋，故D正確。課時精練1．(2022·江西贛州高三期末)為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實驗。下列說法正確的是()A．石墨電極作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．向鐵電極溶液中滴加KSCN，溶液變紅C．鹽橋中可選擇KCl或者KNO3作為電解質(zhì)D．一段時間后，鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1，石墨電極溶液中c(Fe2＋)＝0.09mol·L－1(忽略溶液體積的變化)答案D解析根據(jù)電池裝置可知，鐵電極作負極，石墨電極作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯誤；鐵電極發(fā)生電極反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋，故向鐵電極溶液中滴加KSCN，溶液不變紅，B錯誤；硝酸根離子在酸性環(huán)境下具有強氧化性，能與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能作鹽橋中的電解質(zhì)，C錯誤；鐵電極發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，石墨電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1，則石墨電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.04mol·L－1，則反應(yīng)后石墨電極溶液中c(Fe2＋)＝0.09mol·L－1，D正確。2．高氯酸在化工生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用，工業(yè)上以NaClO4為原料制備高氯酸的原理如圖所示。下列說法正確的是()A．上述裝置中，f極為光伏電池的正極B．陰極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C．d處得到較濃的NaOH溶液，c處得到HClO4溶液D．若轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成100.5gHClO4答案C解析電解時Na＋移向陰極區(qū)，則f為光伏電池的負極，A項錯誤；電解時，陽極反應(yīng)式為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，Na＋移向陰極區(qū)，陽極區(qū)溶液逐漸由NaClO4轉(zhuǎn)化為HClO4，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)得到較濃的NaOH溶液，B項錯誤、C項正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，若轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成201gHClO4，D項錯誤。3．(2022·四川師范大學(xué)附中模擬)《Science》報道了我國學(xué)者發(fā)明的一種氯離子介導(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()物質(zhì)轉(zhuǎn)化原理：A．Ni電極與電源負極相連B．電解時左側(cè)電解池溶液pH增大，右側(cè)電解池溶液pH減小C．該過程的總反應(yīng)為CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(電解))＋H2D．在電解液混合過程中會發(fā)生反應(yīng)：HCl＋KOH=KCl＋H2O答案B解析由反應(yīng)流程可知，Pt電極區(qū)要將Cl－轉(zhuǎn)化為Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)，故Pt為陽極，Ni電極為陰極，與電源負極相連，A正確；右側(cè)陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，故陰極附近pH增大，B錯誤；根據(jù)轉(zhuǎn)化原理和陰極區(qū)的反應(yīng)，可知該過程的總反應(yīng)為CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(電解))＋H2，C正確；陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋H2OHCl＋HClO，陰極區(qū)生成KOH，故在電解液混合過程中會發(fā)生反應(yīng)：HCl＋KOH=KCl＋H2O，D正確。4．(2022·河北張家口模擬)我國科研工作者提出通過電解原理聯(lián)合制備環(huán)氧乙烷同時處理酸性含鉻廢水，其工作原理如圖所示。其中雙極膜由陽離子交換膜和陰離子交換膜組成，工作時內(nèi)層H2O解離為H＋和OH－，并分別向兩極遷移。下列說法正確的是()A．電極a上的電勢高于電極b上的電勢B．膜q為雙極膜中的陽離子交換膜C．工作時，NaOH溶液濃度保持不變D．每生成1molCr3＋，酸性含鉻廢水質(zhì)量理論上增加3g答案D解析電極a為直流電源的負極，電極b為正極，正極電勢高于負極電勢，A錯誤；催化電極M為陽極，堿性條件下乙烯在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷，電極反應(yīng)式為C2H4－2e－＋2OH－→＋H2O，OH－通過陰離子交換膜q進入陽極區(qū)，所以工作時，陽極區(qū)OH－的物質(zhì)的量不變，但放電生成水，會使氫氧化鈉溶液的濃度減小，B、C錯誤；電極N為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋=2Cr3＋＋7H2O，若放電生成1mol鉻離子，電路中轉(zhuǎn)移3mol電子，同時有3mol氫離子移入陰極區(qū)，導(dǎo)致酸性含鉻廢水質(zhì)量增加3g，D正確。5．工業(yè)上采用如圖所示裝置模擬在A池中實現(xiàn)鐵上鍍銅，在C裝置中實現(xiàn)工業(yè)由KCl溶液制取KOH溶液。下列有關(guān)說法錯誤的是()A．a(chǎn)為精銅，b為鐵制品，可實現(xiàn)鍍銅要求B．c為負極，電極反應(yīng)式為CH3OH＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2OC．從e口出來的氣體為氧氣，從f口出來的氣體為氫氣D．鉀離子從電解槽左室向右室遷移，h口出來的為高濃度的KOH溶液答案C解析根據(jù)圖示可知，B為原電池，氧氣得電子與水反應(yīng)生成OH－，d作正極，c作負極；A、C為電解池，m、a為電解池的陽極，b、n為電解池的陰極。a為精銅，失電子，作陽極，b為鐵制品，作陰極，銅離子得電子，可實現(xiàn)鍍銅要求，A項正確；c為負極，甲醇失電子與溶液中的OH－反應(yīng)生成COeq\o\al(2－,3)和水，B項正確；電解KCl溶液，m為陽極，氯離子失電子生成氯氣，從e口出來，從f口出來的氣體為氫氣，C項錯誤；電解槽左側(cè)為陽極室，鉀離子從電解槽左室向右室遷移，h口出來的為高濃度的KOH溶液，D項正確。6．我國科學(xué)家研制一種新型化學(xué)電池成功實現(xiàn)廢氣的處理和能源的利用，用該新型電池電解CuSO4溶液，裝置如圖(H2R和R都是有機物)所示。下列說法正確的是()A．b電極反應(yīng)式為R＋2H＋＋2e－=H2RB．電池工作時，負極區(qū)要保持呈堿性C．工作一段時間后，正極區(qū)的pH變大D．若消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下112mLO2，則電解后的CuSO4溶液的pH約為2答案A解析=2Fe2＋＋S↓＋2H＋，b電極為正極，電極反應(yīng)式為R＋2H＋＋2e－=H2R，右側(cè)還發(fā)生反應(yīng)：O2＋H2R=R＋H2O2，實現(xiàn)廢氣處理和能源利用。負極區(qū)生成Fe3＋，為防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3，所以電池工作時，負極區(qū)要保持呈酸性，B項錯誤；氫離子通過質(zhì)子交換膜進入正極區(qū)，所以正極區(qū)的pH基本不變，C項錯誤；根據(jù)原電池正極區(qū)的反應(yīng)，每轉(zhuǎn)移2mol電子消耗1mol氧氣，現(xiàn)消耗氧氣的物質(zhì)的量為eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，則轉(zhuǎn)移電子0.01mol，由電解總反應(yīng)式：2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋4H＋知，生成0.01mol氫離子，c(H＋)＝eq\f(0.01mol,0.1L)＝0.1mol·L－1，則電解后的CuSO4溶液的pH約為1，D項錯誤。7．(2022·山東煙臺模擬)下圖是用“海水河水”濃差電池(不考慮溶解氧的影響)電鍍銅的裝置示意圖，其中X、Y均為Ag/AgCl復(fù)合電極。下列說法錯誤的是()A．電子由X電極經(jīng)導(dǎo)線流向鍍件B．Y的電極反應(yīng)式為AgCl＋e－=Ag＋Cl－C．電鍍池可以用石墨電極作陽極D．鍍件增重6.4g，理論上X極區(qū)模擬海水的質(zhì)量減少7.1g答案D解析電鍍池中鍍件作陰極，X電極為負極，因此電子由X電極經(jīng)導(dǎo)線流向鍍件，故A正確；Y電極為正極，電極反應(yīng)式為AgCl＋e－=Ag＋Cl－，故B正確；電鍍池中硫酸銅作電解液，在陰極銅離子得電子變?yōu)殂~單質(zhì)沉積在鍍件上，因此可以用石墨電極作陽極，故C正確；根據(jù)Cu2＋＋2e－=Cu，鍍件增重6.4g，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，負極反應(yīng)式為Ag－e－＋Cl－=AgCl，消耗0.2molCl－，0.2molNa＋向正極移動，理論上X極區(qū)模擬海水減少0.2molNaCl，其質(zhì)量減少0.2mol×58.5g·mol－1＝11.7g，故D錯誤。8．某充電寶鋰離子電池的總反應(yīng)為nLi＋Li1－nMn2O4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiMn2O4，某手機鎳氫電池總反應(yīng)為NiOOH＋MHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))M＋Ni(OH)2(M為儲氫金屬或合金)，有關(guān)上述兩種電池的說法不正確的是()A．鋰離子電池放電時Li＋向正極遷移B．鋰離子電池充電時，陽極的電極反應(yīng)式：LiMn2O4－ne－=Li1－nMn2O4＋nLi＋C．如圖可表示用鎳氫電池給鋰離子電池充電D．鎳氫電池放電時，正極的電極反應(yīng)式：NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－答案C解析原電池放電時，陽離子向正極移動，即鋰離子電池放電時Li＋向正極遷移，故A正確；鋰離子電池放電時，Li作負極，Li1－nMn2O4作正極，電極反應(yīng)式為nLi＋＋Li1－nMn2O4＋ne－=LiMn2O4，因此鋰離子電池充電時，陽極的電極反應(yīng)式為LiMn2O4－ne－=Li1－nMn2O4＋nLi＋，故B正確；題圖表示鋰離子電池放電，鎳氫電池充電，故C錯誤；鎳氫電池放電時，NiOOH中Ni化合價降低，得到電子，是原電池的正極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－，故D正確。9．工業(yè)上常采用電滲析法從含葡萄糖酸鈉(用GCOONa表示)的廢水中提取化工產(chǎn)品葡萄糖酸(GCOOH)和燒堿，模擬裝置如圖所示(電極均為石墨)。下列說法錯誤的是()A．交換膜1、2分別為陽離子、陰離子交換膜B．a(chǎn)電極為陰極，b電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．一段時間后，a、b電極產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為8∶1D．電路中通過1mol電子時，理論上回收40gNaOH答案C解析在電解池的左側(cè)，稀NaOH溶液轉(zhuǎn)化為濃NaOH溶液，則表明Na＋透過交換膜1進入左側(cè)，在a電極上H2O得電子生成H2和OH－，a電極為陰極；在右側(cè)，稀GCOOH溶液轉(zhuǎn)化為濃GCOOH溶液，表明GCOO－透過交換膜2進入右側(cè)，在b電極上H2O失電子生成O2和H＋，b電極為陽極。電解發(fā)生后，a電極生成H2，b電極生成O2，依據(jù)得失電子守恒，H2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，所以a、b電極產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為1∶8；電路中通過1mol電子時，a電極上有1molH＋得電子，則有1molNa＋透過交換膜1進入左側(cè)，理論上回收1molNaOH，質(zhì)量為40g。10．電滲析法淡化海水的裝置如圖所示，電解槽中陰離子交換膜和陽離子交換膜相間排列，將電解槽分隔成多個獨立的間隔室，海水充滿在各個間隔室中。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．各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡水C．通電時，電極1附近溶液的pH比電極2附近溶液的pH變化明顯D．淡化過程中，得到的濃縮海水沒有任何使用價值答案B解析由圖分析可知，電極1為電解池的陽極，氯離子放電生成氯氣，電極2為陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，離子交換膜a是陽離子交