2023届高三化学二轮复习 16小题保分训练(16) 电化学中含膜装置.docx

1、小题保分训练(16) 电化学中含膜装置1利用电解法将CO2转化为CH4的原理如图所示。下列说法正确的是()A电解过程中，H由a极区向b极区迁移B电极b上反应为：CO28HCO8e=CH48CO2H2OC电解过程中化学能转化为电能D电解时Na2SO4溶液浓度保持不变2采用惰性电极，以氮气和水为原料通过电解法制备氨的装置如图所示。下列说法不正确的是()A电解时，溶液中K向a极移动B电解时，电子由电源负极经导线流向a极C电解时，a极上发生反应：N26e6H=2NH3D电解一段时间后，b极附近溶液的pH减小3如图为CO2电甲烷化的装置图(MEC)，其利用微生物催化驱动工作，该生物电催化技术既有助于降低

2、温室效应，也可处理有机废水。下列说法正确的是()Ab电极为MEC的阳极B若b电极转化1.5 mol CO2，装置中转移的电子数是15NACMEC工作时，质子将从a电极室向b电极室迁移Db电极的反应方程式为CO28e6H2O=CH48OH4当前，随着CO2的排放增加，如何解决CO2的污染成为世界各国研究的课题，我国科学家提出采用电化学原理将其转化为多种燃料，装置如图。下列说法正确的是()A电极A与外接电源的正极相连B生成CH4的电极反应式：CO28H8e=CH42H2OC若右侧KOH减少5.6 g，电路中通过电子为0.2NAD电极电势：AB5三氯乙烯、四甲基氯化铵等含氯清洗剂被列入有毒有害水污染

3、物名录，某课题小组利用电化学原理处理四甲基氯化铵，进行水体修复的过程如图所示。a、b为石墨电极，c、d、e均为离子交换膜，c、e能使带有相同电性的离子通过，下列说法错误的是()AN为正极BNaCl溶液的浓度：处大于处Ca电极的反应式：2H2O2e=H22OHD除去1 mol四甲基氯化铵，在标准状况下a、b两极共生成气体11.2 L6利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是()Aa极反应：CH48e4O2=CO22H2O BA膜和C膜均为阴离子交换膜C可用铁电极替换阴极的石墨电极 Da极上通入2.24 L甲烷，阳极室Ca2减

4、少0.4 mol7厨房垃圾发酵液通过电渗析法处理，同时得到乳酸的原理如图所示(图中HA表示乳酸分子，A表示乳酸根离子)。下列说法正确的是()A通电后，阳极附近pH增大B电子从负极经电解质溶液回到正极C通电后，A通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室D当电路中通过2 mol电子的电量时，会有1 mol O2生成8Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列有关说法不正确的是()A右侧电极反应式：Fe8OH6e=FeO4H2OB左侧为阳离子交换膜，当Cu电极生成1 mol气体时，有2 mol Na通过阳离子交换膜C可以将左侧流出

5、的氢氧化钠补充到该装置中部，以保证装置连续工作DNa2FeO4具有强氧化性且产物为Fe3，因此可以利用Na2FeO4除去水中的细菌、固体颗粒以及Ca2等9高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐(Na2FeO4)的装置如图所示。下列推断合理的是()A镍是阳极，电极反应为4OH4e=O22H2OB电解时，电流的方向为负极Ni电极溶液Fe电极正极C若隔膜为阴离子交换膜，则OH自右向左移动D电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)10H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”的工作原理如

6、图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)，下列说法正确的是()A产品室中的氢离子扩散到阳极室中 B阴极室中的钠离子扩散到原料室中C产品室中的氢氧根离子扩散到原料室中 D原料室中的H2PO扩散到产品室中11某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H和OH。下列说法错误的是()A电极a连接电源的正极 BB为阳离子交换膜C电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D口排出的是淡水12利用电解法制备Ca(H2PO4)2并

7、得到副产物NaOH和Cl2。下列说法正确的是()AC膜可以为质子交换膜 B阴极室的电极反应式为2H2O4e=O24HC可用铁电极替换阴极的石墨电极 D每转移2 mol e，阳极室中c(Ca2)降低1 molL113硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3OH=B(OH)，H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是()A当电路中通过1 mol电子时，可得到1 mol H3BO3B将电源的正负极反接，工作原理不变C阴极室的电极反应式为2H2O4e=O24HDB(OH)穿过阴膜进入

8、阴极室，Na穿过阳膜进入产品室14某同学在家中制备含氯消毒剂，实验装置原理如图所示，下列说法不正确的是()AH2从阳极逸出B离子交换膜为阳离子交换膜Ca为直流电源的正极，b为直流电源的负极D阳极区的反应为2Cl2e=Cl2，Cl2H2OHClHClO15已知反应：2CrO(黄)2HCr2O(橙)H2O，设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，下列有关叙述正确的是()ACrO生成Cr2O的反应为非氧化还原反应，不能通过电解方法获得 B电源左侧是正极C右侧电极的电极反应为2H2O2e=H22OH DNa从右侧通过膜进入左侧16四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如

9、图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是()Ab、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B通电后室中的Cl透过c迁移至阳极区C、四室中的溶液的pH均升高D电池总反应为4NaCl6H2O4NaOH4HCl2H2O2【小题保分训练(16) 电化学中含膜装置】答案1A。解析：由a极生成O2可以判断电极a为阳极，电极b为阴极，阳离子向阴极流动，则H由a极区向b极区迁移，故A正确；电极b上的反应为CO28HCO8e=CH48CO2H2O，故B错误；电解过程是电能转化为化学能，故C错误；电解时OH比SO更容易失去电子，所以电解

10、Na2SO4溶液的实质是电解水，溶液中的水发生消耗，Na2SO4溶液的浓度增大，故D错误。2C。解析：选C由图可知，a极上N2转化为NH3，N元素化合价降低，发生还原反应，a极为阴极；b极上OH转化为O2，O元素化合价升高，发生氧化反应，b极为阳极。电解质溶液为KOH溶液，电解时，a极的电极反应式为N26e6H2O=2NH36OH，C项错误。3C。解析：根据电极的反应物和生成物可推知a为阳极，b为阴极，A错误；b电极转化1.5 mol CO2转移电子1.58 mol12 mol，B错误；b极不能生成OH，D错误。4B。解析：BA为阴极，B为阳极，电极A与外接电源的负极相连，故A错误；CO2得电

11、子转化为CH4，则生成CH4的电极反应式：CO28H8e=CH42H2O，故B正确；若右侧KOH减少5.6 g，即0.1 mol，则有0.1 mol K通过阳离子交换膜，所以电路中通过电子为0.1NA，故C错误；A为阴极，B为阳极，则电极电势：AB，故D错误。5D。解析：由图像可知，a极产生氢氧根离子，则水得电子生成氢气和氢氧根离子，作阴极，则电池M极为负极；c膜可使(CH3)4N透过，向a极移动；d膜可使氯离子透过向b极移动，而e极可使钠离子透过，向a极移动，则处的NaCl浓度大于I处；b极为阳极，氢氧根离子失电子生成氧气和水。A.分析可知，N为电池的正极，A说法正确；B.分析可知，NaCl

12、溶液的浓度：处大于处，B说法正确；C.a电极水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式：2H2O2e=H22OH，C说法正确；D.除去1 mol四甲基氯化铵，转移1 mol电子，在标准状况下a极生成0.5 mol氢气，b极生成0.25 mol氧气，则两极共生成气体16.8 L，D说法错误；答案为D。6C。解析：a极为负极，负极上甲烷发生氧化反应：CH48e4O2=CO22H2O，A项错误；根据利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2和Cl2，可知阳极室的电极反应：2Cl2e=Cl2，则阳极室内Ca2向产品室移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应：2H2O2e=

13、2OHH2，则原料室内Na向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，B项错误；阴极电极不参与反应，可用铁电极替换阴极的石墨电极，C项正确；没有指明标准状况下，无法计算，D项错误。7C。解析：由题图可知，阳极上电解水产生H和O2，所以通电后，阳极附近pH减小，A项错误；电子不进入电解质溶液，电解质溶液导电是通过带电离子的定向移动，B项错误；电解池中，阴离子向阳极方向移动，故通电后，A通过阴离子交换膜从阴极区进入浓缩室，C项正确；根据阳极的电极反应式2H2O4e=O24H，当电路中通过2 mol电子的电量时，会有0.5 mol O2生成，D项错误。8D。解析：根据图示，Cu电极为阴极，Fe电极为阳极。右侧

14、电极为Fe电极，Fe失去电子发生氧化反应生成FeO，结合原子守恒和电荷守恒可得电极反应式为Fe6e8OH=FeO4H2O，A项正确；左侧为阴极室，Cu电极上的电极反应式为2H2O2e=H22OH，当Cu电极上生成1 mol气体时，同时产生2 mol OH，此时中部有2 mol Na通过阳离子交换膜进入阴极室平衡电荷，B项正确；根据B项分析，阴极室生成NaOH，左侧流出的NaOH溶液的浓度大于加入的NaOH溶液的浓度，即b%a%，可将左侧流出的NaOH补充到该装置中部，以保证装置连续工作，C项正确；Na2FeO4具有强氧化性，可利用Na2FeO4除去水中的细菌，Na2FeO4的还原产物为Fe3，

15、Fe3水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体可吸附固体颗粒，但二者均不能除去水中的Ca2，D项错误。9D。解析：用镍、铁作电极电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，铁被氧化生成FeO，则铁是阳极，A错误。电解时，电流的方向是正极阳极溶液阴极负极，B错误。在电解池中，阴离子向阳极移动，则OH自左向右移动，C错误。阳极反应式为Fe8OH6e=FeO4H2O，由于消耗OH，则阳极区溶液pH降低；阴极反应式为2H2O2e=2OHH2，反应生成OH，则阴极区溶液pH升高；结合阴、阳极反应式及得失电子守恒可得，电解总反应式为Fe2OH2H2OFeO3H2，据此可知撤去隔膜后电解，所得溶液的pH降低

16、，D正确。10D。解析：阳极的电极反应式为2HO4e=O24H，阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH。阳极室中的氢离子扩散到产品室中，原料室中的钠离子扩散到阴极室中。根据电荷守恒关系可知，原料室中的H2PO扩散到产品室中。11B。解析：根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从口排出，D正确。12C。解析：

17、A.通过图示分析C膜只能是阳离子交换膜，故A项错误；B.阴极室的电极反应式为2H2O2e=H22OH，故B项错误；C.阴极电极不参与反应，故可用铁电极替换阴极的石墨电极，故C项正确；D.未给出溶液体积，无法计算浓度，故D项错误。13A。解析：A项，电解时，左侧石墨电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极上H2O失电子生成O2和H，即2H2O4e=O24H，阴极上H2O得电子生成H2和OH，即2H2O2e=H22OH，当电路中通过1 mol电子时，阳极生成1 mol H，H通过阳膜进入产品室，与通过阴膜进入产品室的B(OH)反应生成1 mol H3BO3，正确；B项，电源正负极反接后，左侧石墨电极为

18、阴极，阴极反应式为2H2e=H2，H被消耗，无法移向产品室 ，不能生成H3BO3，错误；C项，由上述分析可知，阴极反应式为2H2O2e=H22OH，错误；D项，电解时原料室中Na穿过阳膜进入阴极室，B(OH)穿过阴膜进入产品室，错误。14A15D。解析：A项，由反应：2CrO(黄)2H=Cr2O(橙)H2O知，电解时，阳极发生反应2H2O4e=O24H，c(H)增大，上述化学平衡向右移动，CrO转化成Cr2O，所以能通过电解方法由CrO获得Cr2O，错误；B项，根据图示可知，左侧发生还原反应2H2O2e=H22OH，左侧是阴极，所以电源左侧是负极，错误；C项，右侧电极的电极反应式是2H2O4e

19、=O24H，错误；D项，阳离子向阴极移动，左侧为阴极，所以Na从右侧通过Na交换膜进入左侧，正确。16D。解析：由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电生成O2和H，阴极上H2O放电生成H2和OH；H透过c，Cl透过b，二者在b、c之间的室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na透过a，NaOH的浓度变大，所以a也是阳离子交换膜，故A、B两项均错误；电解一段时间后，中的溶液的c(OH)升高，pH升高，中为NaCl溶液，pH不变，中有HCl生成，故c(H)增大，pH减小，中H移向，H2O放电生成O2，使水的量减小，c(H)增大，pH减小，C不正确。