1、 第第 32 讲讲 多池多池、多室的电化学装置多室的电化学装置 复习目标 1.掌握多池连接的分析应用。2.了解离子交换膜的分类及特点。3.理解离子交换 膜在装置中的作用。4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。 考点一考点一 多池串联的两大模型及原理分析多池串联的两大模型及原理分析 1常见串联装置图 模型一 外接电源与电解池的串联(如图) A、B 为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 模型二 原电池与电解池的串联(如图) 显然两图中，A 均为原电池，B 均为电解池。 2“串联”类装置的解题流程 1(2020 长春质检)下图装置中 a、b、c、d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极
2、b 和 d 上没有气 体逸出，但质量均增大，且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是( ) 选项 X Y A MgSO4 CuSO4 B AgNO3 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D CuSO4 AgNO3 答案 B 解析 A 项，当 X 为 MgSO4时，b 极上生成 H2，电极质量不增加，错误；C 项，X 为 FeSO4， Y 为 Al2(SO4)3，b、d 极上均产生气体，错误；D 项，b 极上析出 Cu，d 极上析出 Ag，其中 d 极增加的质量大于 b 极增加的质量，错误。 2如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH 4)。下列说法不正确的是( ) A乙
3、是电能转变为化学能的装置 B含氮离子氧化时的离子方程式为 3Cl22NH 4=N26Cl 8H C若生成 H2和 N2的物质的量之比为 31，则处理后废水的 pH 减小 D电池工作时，甲池中的 Na 移向 Mg 电极 答案 D 3某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察 到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)， 通入 CH3OH 电极的电极反应式 为_。 (2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)， 总反应 式为_。 (3)当乙池中 B 极质量增加 5.40 g
4、 时，甲池中理论上消耗 O2的体积为_mL(标准状况 下)，丙池中_极析出_g 铜。 (4)若丙池中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的 pH 将 _(填“增大”“减小”或“不变”)； 丙中溶液的pH将_(填“增大”“减小” 或“不变”)。 答案 (1)原电池 CH3OH6e 8OH=CO2 36H2O (2)阳极 4AgNO32H2O= 电解 4AgO24HNO3 (3)280 D 1.60 (4)减小 增大 解析 (1)甲池为原电池，通入 CH3OH 的电极为负极，电极反应式为 CH3OH6e 8OH =CO2 36H2O。 (2)乙池中电解 AgNO3溶
5、液， 其中 C 作阳极， Ag 作阴极， 总反应式为 4AgNO32H2O= 电解 4Ag O24HNO3。 (3)根据各电极上转移的电子数相同，得 n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，故 V(O2)1 4 5.40 10822.4 L 0.28 L280 mL，m(Cu)1 2 5.40 10864 g1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，根据丙中总反应 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2，则溶液 pH 增大，而甲中 总反应为 2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O，溶液 pH 减小。 多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个
6、是原电池，其余装置一般为电 解池；与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据 此判断各池中发生的反应。 考点二考点二 多室隔膜在电化学中的应用多室隔膜在电化学中的应用 常见的离子交换膜 1含义和作用 (1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。 (2)作用：能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 2分类和应用 1用下面的装置制取 NaOH、H2和 Cl2，此装置有何缺陷？ 答案 缺陷 1：Cl2和 H2混合而引起爆炸； 缺陷 2：Cl2与 NaOH 反应生成 NaClO，影响
7、 NaOH 的产量。 2用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？ 答案 (1)平衡电荷，形成闭合回路； (2)防止 Cl2和 H2混合而引起爆炸； (3)避免 Cl2与 NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量； (4)避免 Cl 进入阴极区导致制得的 NaOH 不纯。 题组一 “隔膜”在新型电池中的应用 1(2020 黔东南州模拟)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是 ( ) A该装置能实现化学能 100%转化为电能 B电子移动方向：a 极b 极质子交换膜a 极 Ca 电极的电极反应式为：CH3OCH33H2O12e =2CO 2
8、12H D当 b 电极消耗 22.4 L O2时，质子交换膜有 4 mol H 通过 答案 C 解析 A 项，化学能转化为热能和电能，不可能 100%转化为电能，错误；B 项，电子不能经 过电解质溶液，所以电子由 a 极 导线 b 极，错误；C 项，a 为负极，发生氧化反应，电极反 应式为 CH3OCH312e 3H 2O=2CO212H ，正确；D 项，气体所处状况不知，无法由 体积求物质的量，所以通过 H 的物质的量无法求出，错误。 2(2020 青岛高三模拟)2019 年 3 月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原 理图所示。下列说法不正确的是( ) A放电时，B 电极反应式
9、：I22e =2I B放电时，电解质储罐中离子总浓度增大 CM 为阳离子交换膜，N 为阴离子交换膜 D充电时，A 极增重 65 g 时，C 区增加的离子数为 4NA 答案 C 解析 放电时，B 电极为正极，I2得到电子生成 I ，电极反应式为 I 22e =2I，A 项正确； 放电时， 左侧即负极， 电极反应式为 Zn2e =Zn2， 所以电解质储罐中的离子总浓度增大， B 项正确；离子交换膜的作用是防止 I2、Zn 接触发生反应，负极区生成 Zn2 ，正极区生成 I ，所以 Cl通过 M 膜进入负极区，K通过 N 膜进入正极区，所以 M 为阴离子交换膜，N 为阳离子交换膜，C 项错误；充电时
10、，A 极的电极反应式为 Zn2 2e=Zn，A 极增重 65 g， 转移 2 mol 电子，所以 C 区增加 2 mol K 、2 mol Cl，离子总数为 4N A，D 正确。 题组二 “双室”电解池的应用 3(2020 合肥第一次教学质量检测)利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用 电解 LiCl 溶液制备 LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是( ) A电极 B 连接电源正极 BA 极区电解液为 LiCl 溶液 C阳极反应式为 2H2O2e =H 22OH D每生成 1 mol H2，有 1 mol Li 通过该离子交换膜 答案 B 解析 由题意知，电解 LiCl 溶
11、液制备 LiOH，由于电极 B 生成氢气，A 与 B 用阳离子交换膜 隔开，所以 B 为阴极，B 极区为 LiOH 溶液，A 极区为 LiCl 溶液，A 项错误，B 项正确；阳 极反应式为 2Cl 2e=Cl 2，C 项错误；每生成 1 mol H2，有 2 mol Li 通过该离子交换 膜，D 项错误。 4(2020 四川宜宾诊断)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰 性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是 ( ) Ab 电极应该接电源的负极 Ba 电极的电极反应式 2HSO 32H 2e=S 2O 2 42H2O C
12、装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜 D电路中每转移 1 mol 电子，消耗 SO2的体积为 11.2 L 答案 B 解析 NaHSO3在 a 电极被还原生成 Na2S2O4，则 a 电极是阴极，b 电极是阳极，故 b 电极接 电源的正极，A 错误；a 电极发生还原反应，HSO 3被还原生成 S2O 2 4，电极反应式为 2HSO 3 2H 2e=S 2O 2 42H2O，B 正确；b 电极是阳极，电极反应式为 SO22H2O2e =4H SO2 4， 阳极生成 H ， 阴极消耗 H， 为维持溶液呈电中性， H透过离子交换膜向阴极迁移， 则该离子交换膜是阳离子交换膜，C 错误；电路中每转移 1
13、mol 电子，阳极消耗 0.5 mol SO2， 在标准状况下的体积为 11.2 L，题目未指明 SO2是否处于标准状况下，D 错误。 题组三 “多室”电解池的应用 5(2020 长春质检)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 答案 B 解析 根据题干信息
14、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。 6 (2020 河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质， 利用下面 的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述正确的是( ) A电极 a 为粗铜，电极 b 为纯铜 B甲膜为过滤膜
15、，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 32 g 纯铜 答案 D 解析 由题意结合电解原理可知，电极 a 是阴极，为纯铜，电极 b 是阳极，为粗铜，A 项错 误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B 项错误；乙膜为过滤膜，可阻 止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C 项错误；当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 0.5 mol 纯铜，其质量为 32 g，D 项正确。 7四室式电渗析法制备盐酸和 NaOH 的装置如图所示。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，
16、 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 4NaCl6H2O= 电解 4NaOH4HCl2H2O2 答案 D 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 H 2O 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；N
17、a 透过 a，NaOH 的浓度变大，所以 a 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 错误。 (1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 (2)在原电池中应用离子交换膜， 起到替代盐桥的作用， 一方面能起到平衡电荷、 导电的作用， 另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择 性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动
18、，避免电解质溶液中的离子或 分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。 考点三考点三 电化学原理的相关计算电化学原理的相关计算 电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中 转移的电子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式： 4e 2222 ()2Cl BrI
19、O、 2 2H2C 4 u4AgM n 阳极产物 阴极产物 (式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解 答常见的电化学计算问题。 1 500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(NO 3)0.6 mol L 1， 用石墨作电极电解此溶液， 当通电一段时间后， 两极均收集到 2.24 L 气体(标准状况下)， 假定电解后溶液体积仍为 500 mL， 下列说法正确的是( ) A原混合溶液中 c(K )为 0.2 mol L1 B上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C电解得到的 Cu 的物质
20、的量为 0.05 mol D电解后溶液中 c(H )为 0.2 mol L1 答案 A 解析 石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液， 阳极反应式为 4OH 4e=2H 2O O2，阴极先后发生两个反应：Cu2 2e=Cu,2H2e=H 2。从收集到 O2为 2.24 L 可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子，而在生成 2.24 L H2的过程中转移 0.2 mol 电子， 所以 Cu2 共得到 0.4 mol0.2 mol0.2 mol 电子，电解前 Cu2的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K )2c(C
21、u2)c(NO 3)，c(K ) c(H )c(NO 3)，不难算出：电解前 c(K )0.2 mol L1，电解后 c(H)0.4 mol L1。 2(2020 山东师大附中模拟)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究， 设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是( ) AX 极的电极反应式：Pb2e SO2 4=PbSO4 B铅蓄电池工作时，每转移 2 mol 电子，消耗 98 g H2SO4 C电解池的反应仅有 2Al6H2O= 电解 2Al(OH)33H2 D每消耗 103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有 11.2 L H2生成 答案 A 解析 由图可知，电解池中，A
22、l 电极上发生氧化反应生成 Al3 和 O 2，H2O 在 Fe 电极上被还 原生成 H2，则 Al 电极是阳极，Fe 电极是阴极，Y 极是正极，X 极是负极，则 X 极的电极反 应式为 Pb2e SO2 4=PbSO4，A 正确；铅蓄电池工作时，电池总反应式为 PbPbO2 2H2SO4=2PbSO42H2O，则转移 2 mol 电子时消耗 2 mol H2SO4，其质量为 196 g，B 错误； 由图可知，Al 电极上除生成 Al3 外，还生成 O 2，Fe 电极上生成 H2和 OH ，故电解池中还 发生反应： 2H2O= 电解 2H2O2， C 错误； 消耗 103.5 g(即 0.5
23、mol)Pb 时， 电路中转移 1 mol 电子，则阴极上逸出 0.5 mol H2，题目未指明气体所处状况，H2的体积不确定，D 错误。 3在如图所示的装置中，若通直流电 5 min 时，铜电极的质量增加 2.16 g。试回答下列问题。 (1)电源中 X 电极为直流电源的_极。 (2)pH 变化：A_，B_，C_。(填“增大”“减小”或“不变”) (3)通电 5 min 时， B 中共收集 224 mL(标准状况下)气体， 溶液体积为 200 mL， 则通电前 CuSO4 溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。 (4)常温下， 若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是 200
24、mL， 电解后， 溶液的 pH 为_(设 电解前后溶液体积无变化)。 答案 (1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol L 1 (4)13 解析 (1)三个装置是串联的电解池。电解 AgNO3溶液时，Ag 在阴极发生还原反应变为 Ag， 所以质量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y 是正极，X 是负极。 (2)电解 KCl 溶液生成 KOH，溶液 pH 增大；电解 CuSO4溶液生成 H2SO4，溶液 pH 减小；电 解 AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag 浓度基本不变，pH 不变。 (3)通电 5 min 时，C 中析出 0.02 mol Ag，电路中通过 0.02
25、mol 电子。B 中共收集 0.01 mol 气 体，若该气体全为氧气，则电路中需通过 0.04 mol 电子，电子转移不守恒，因此，B 中电解 分为两个阶段，先电解 CuSO4溶液，生成 O2，后电解水，生成 O2和 H2，B 中收集到的气体 是 O2和 H2的混合物。设电解 CuSO4溶液时生成 O2的物质的量为 x，电解 H2O 时生成 O2的 物质的量为 y，则 4x4y0.02 mol(电子转移守恒)，x3y0.01 mol(气体体积之和)，解得 x y0.002 5 mol，所以 n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol，c(CuSO4)0.005 mol 0.2
26、 L 0.025 mol L 1。 (4)通电5 min时， A中放出0.01 mol H 2， 溶液中生成0.02 mol KOH， c(OH )0.02 mol 0.2 L 0.1 mol L 1，pH13。 (1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。 (2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。 上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按 得、失电子数相等计算。 12020 新高考全国卷(山东)，10微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微 生物处理有机废水获得电能，同时
27、可实现海水淡化。现以 NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电 极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO 的溶液为例)。下列说法错误的是( ) A负极反应为 CH3COO 2H 2O8e =2CO 27H B隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C当电路中转移 1 mol 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5 g D电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 21 答案 B 解析 由装置示意图可知，负极区 CH3COO 发生氧化反应生成 CO 2和 H ，A 项正确；隔膜 1 为阴离子交换膜，隔膜 2 为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子 移向正极，
28、达到海水淡化的目的，B 项错误；电路中有 1 mol 电子通过，则电解质溶液中有 1 mol 钠离子移向正极，1 mol 氯离子移向负极，C 项正确；负极产生 CO2：CH3COO 2H 2O 8e =2CO 27H ，正极产生 H 2：2H 2e=H 2，根据电荷守恒，正、负极产生气 体的物质的量之比为 21，D 项正确。 22020 新高考全国卷(山东)，13采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制 备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( ) A阳极反应为 2H2O4e =4HO 2 B电解一段时间后，阳极室的 pH 未变 C电解过程中，H 由 a 极区向
29、 b 极区迁移 D电解一段时间后，a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2等量 答案 D 解析 A 项，根据题图可知，a 极为阳极，其反应式为 2H2O4e =4HO 2，正确；B 项，阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室 pH 保持不变，正确；C 项， 电解过程中阳离子移向阴极，故 H 移向 b 极区，正确；D 项，根据电极反应式：阳极反应为 2H2O4e =4HO 2，阴极反应为 2H O 22e =H 2O2，故 a 极生成的 O2与 b 极反 应的 O2不等量，错误。 32018 全国卷，27(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。 回答
30、下列问题： 制备 Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有 NaHSO3和 Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的 NaHSO3 浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 答案 2H2O4e =4HO 2 a 解析 阳极上 H2O 放电生成 O2和 H ，电极反应式为 2H 2O4e =O 24H ，电解过程 中 H 透过阳离子交换膜进入 a 室，故 a 室中 NaHSO 3浓度增加。 42019 北京，27(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制 开关连接 K1或 K2，可交替得到 H2和 O2。 制
31、 H2时，连接_。产生 H2的电极反应式是_。 改变开关连接方式，可得 O2。 结合和中电极 3 的电极反应，说明电极 3 的作用：_ _。 答案 K1 2H2O2e =H 22OH 制 H 2时，电极 3 发生反应：Ni(OH)2OH e =NiOOHH2O。制 O2时，上述电极反应逆向进行，使电极 3 得以循环使用 解析 电解碱性电解液时，H2O 电离出的 H 在阴极得到电子产生 H 2，根据题图可知电极 1与电池负极连接， 为阴极， 所以制H2时， 连接K1， 产生H2的电极反应式为2H2O2e =H 2 2OH 。制备 O 2时碱性电解液中的 OH 失去电子生成 O 2，连接 K2，O
32、2在电极 2 上产生。 连接 K1时，电极 3 为电解池的阳极，Ni(OH)2失去电子生成 NiOOH，电极反应式为 Ni(OH)2 e OH=NiOOHH 2O，连接 K2时，电极 3 为电解池的阴极，电极反应式为 NiOOH e H 2O=Ni(OH)2OH ，使电极 3 得以循环使用。 1(2020 山东师大附中期中)某种酒精检测仪的传感器采用 Pt 作为电极，其燃烧室内充满特 种催化剂。某同学用该乙醇燃料电池作为电源设计如图所示电解实验装置。 下列说法不正确的是( ) Aa 电极为负极，d 电极为阴极 Bb 电极的电极反应式为 O24H 4e=2H 2O C当装置中生成 11.2 L(
33、标准状况)Cl2时，有 0.5 mol H 通过装置中的质子交换膜 D当装置中生成 6.0 g CH3COOH 时，装置中 CuSO4溶液的质量减少 16 g 答案 C 解析 乙醇燃料电池中，O2通入 b 电极区，乙醇蒸气通入 a 电极区，则 a 电极是负极，b 电 极是正极，从而推知，d 电极是阴极，A 正确；b 电极是正极，O2得电子发生还原反应，电 解液呈酸性，则正极反应式为 O24H 4e=2H 2O，B 正确；装置中电解饱和氯化钠溶 液，生成标准状况下 11.2 L Cl2(即 0.5 mol)，电路中通过 1 mol 电子，据得失电子守恒和溶液 呈电中性可知，装置中有 1 mol
34、H 透过质子交换膜向右迁移，C 错误；装置中负极反应 式为 CH3CH2OHH2O4e =CH 3COOH4H ，生成 6.0 g CH 3COOH(即 0.1 mol)时，电路 中通过 0.4 mol 电子，装置中阳极反应式为 2H2O4e =4HO 2，阴极反应式为 Cu 2 2e =Cu，据得失电子守恒推知，放出 0.1 mol O 2、析出 0.2 mol Cu，故装置中溶液减 少的质量为 0.1 mol32 g mol 10.2 mol64 g mol116 g，D 正确。 2(2020 山东菏泽模拟)用石墨烯锂硫电池电解制备 Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的 反应为 16
35、LixS8=8Li2Sx(2x8)，电解池两极材料分别为 Fe 和石墨，工作一段时间后， 右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是( ) AX 是铁电极，发生氧化反应 B电子流动的方向：BY，XA C正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li 2S4 D锂电极减重 0.14 g 时，电解池中溶液减重 0.18 g 答案 D 解析 电解法制备 Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作 电池的负极，所以 Y 为阴极，故 X 是铁电极，故 A 项正确；电子从原电池的负极流至电解 池的阴极，然后从电解池的阳极流回到原电池的正极，即电子从 B 电极流向 Y
36、电极，从 X 电极流回 A 电极，故 B 项正确；由图示可知，电极 A 发生了还原反应，即正极可发生反应： 2Li2S62Li 2e=3Li 2S4， 故 C 项正确； 锂电极减重 0.14 g， 则电路中转移 0.02 mol 电子， 电解池中发生的总反应为 Fe2H2O= 电解 Fe(OH)2H2，所以转移 0.02 mol 电子时，电解 池中溶液减少 0.02 mol H2O，即减轻 0.36 g，故 D 项错误。 3用石墨电极完成下列电解实验。 实验一 实验二 装置 现象 a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局 部褪色；c 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡产生； n 处有气泡产生 下列
37、对实验现象的解释或推测不合理的是( ) Aa、d 处：2H2O2e =H 22OH Bb 处：2Cl 2e=Cl 2 Cc 处发生了反应：Fe2e =Fe2 D根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 答案 B 解析 A 项，a、d 处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的水放电生成氢气和氢氧根离子 造成的，正确；B 项，b 处变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与 H2O 反应生成 HClO 和 H ，发生的反应为 Cl2eH 2O=HClOH ，错误；C 项，c 处为阳 极，铁失去电子生成亚铁离子，正确；D 项，实验一中 ac 形成电解池，bd 形成电解池，所 以实验二中也
38、形成电解池，n(钢珠右面)有气泡生成，为阴极产生氢气， n 的另一面(钢球左面) 为阳极产生 Cu2 ，Cu2在 m 的右面得电子析出铜，正确。 4(2020 太原质检)采用电化学法还原 CO2，是一种使 CO2资源化的方法。如图是利用此法 制备 ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法正确的是( ) AZn 与电源的负极相连 BZnC2O4在交换膜右侧生成 C电解的总反应式为 2CO2Zn= 电解 ZnC2O4 D通入 11.2 L CO2时，转移 0.5 mol 电子 答案 C 解析 电解过程中 Zn 被氧化，作阳极，所以 Zn 与电源的正极相连，A 错误；Zn2 透过阳离 子交
39、换膜到达左侧与生成的 C2O2 4形成 ZnC2O4，B 错误；没有给出气体所处的温度和压强， D 错误。 5(2020 湖北宜昌部分示范高中教学协作体期中)现有二氧化硫空气质子交换膜燃料电池， 其原理如图所示。下列说法不正确的是( ) (注：质子指 H ，质子交换膜仅允许 H通过) APt2 电极附近发生的反应为 O24e 2H 2O=4OH B该电池工作时质子从 Pt1 电极经过内电路流到 Pt2 电极 CPt1 电极附近发生的反应为 SO22H2O2e =SO2 44H D该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合 答案 A 解析 酸性条件下，氧气得电子生成水，则 Pt2 电极附近发生
40、的反应为 O24e 4H =2H2O，A 项错误；放电时，质子向正极移动，Pt1 电极为负极，Pt2 电极为正极，则该电 池工作时质子从 Pt1 电极经过内电路流到 Pt2 电极，B 项正确；Pt1 电极通入 SO2，SO2在负 极失电子生成 SO2 4，则 Pt1 电极附近发生的反应为 SO22H2O2e =SO2 44H ，C 项正 确；二氧化硫空气质子交换膜燃料电池吸收了空气中的二氧化硫，起到了环保的作用，产 物中有硫酸，而且发电，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，D 项正确。 6(2020 天津高三模拟)在混合导体透氧膜反应器中只需一步就可同时制备氨合成气(N2、H2) 和液体燃
41、料合成气(CO、H2)，其工作原理如图所示，下列说法错误的是( ) A膜侧发生的反应为 H2O2e =H 2O 2、O 24e =2O2 B膜侧相当于原电池的负极 C膜侧发生的反应为 CH4O2 2e=2H 2CO D膜侧每消耗 1 mol CH4，膜侧一定生成 1 mol H2 答案 D 解析 膜侧，H2O 和 O2在正极均发生还原反应，结合题图可写出其电极反应式为 H2O 2e =H 2O 2、O 24e =2O2，A 项正确；原电池中阴离子由正极向负极移动，结合 题图中 O2 的移动方向可知，膜侧相当于原电池的正极，膜侧相当于原电池的负极，B 项正确；膜侧 CH4发生氧化反应，其电极反应
42、式为 CH4O2 2e=2H 2CO，C 项正 确；膜侧发生的反应为 H2O2e =H 2O 2、O 24e =2O2，膜侧发生的反应为 CH4O2 2e=2H 2CO，则膜侧每消耗 1 mol CH4，膜侧生成的 H2小于 1 mol，D 项错误。 7三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交 换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na 和 SO2 4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子 被阻挡不能进入中间隔室。 下列叙述正确的是( ) A通电后中间隔室的 SO2 4向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到
43、NaOH 和 H2SO4产品 C负极反应为 2H2O4e =O 24H ，负极区溶液 pH 降低 D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成 答案 B 解析 电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即 SO2 4向正极区移动，Na 向负极 区移动，正极区水电离的 OH 发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到 H 2SO4产 品，溶液 pH 减小，负极区水电离的 H 发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A、C 错误，B 正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的 方程式可计算出当电路中通过 1 mol 电
44、子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2生成，D 错误。 8用 Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这 种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，则下列有 关说法不正确的是( ) AX 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极 B阳极区 pH 增大 C图中的 ba D该过程中的产品主要为 H2SO4和 H2 答案 B 解析 A 项，由图示可知 Pt()极上 H H 2，发生还原反应，故 Pt()为阴极，X 为直流电 源的负极，Y 为直流电源的正极，正确；B 项，Pt()为阳极，在阳极，SO2 3、HSO 3被氧化 为 H
45、2SO4，SO2 3H2O2e =2HSO2 4，HSO 3H2O2e =3HSO2 4，溶液的酸性 增强，pH 减小，错误；C 项，由 B 项分析可知，阳极有 H2SO4生成，故 ba，正确；D 项， 阳极产物为 H2SO4，阴极产物为 H2，正确。 9硼酸(H3BO3)可以通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备，工作原理如图所示。下列有关表 述错误的是( ) AM 室的电极反应式为 2H2O4e =O 24H BN 室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为 a%b% Cb 膜为阴离子交换膜，产品室发生反应为 H B(OH) 4 =H 3BO3H2O D理论上每生成 1 mol H3BO3，阴
46、极室可生成 5.6 L(标准状况)气体 答案 D 解析 由题意知，通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备硼酸，左边为阳极室，右边为阴极室。 阳极上水失电子生成 O2和 H ，所以 a 膜为阳离子交换膜、b 膜为阴离子交换膜，产品室发 生反应为 H B(OH) 4 =H 3BO3H2O；阴极上水得电子生成 H2和 OH ，c 膜为阳离子交 换膜，所以电解后氢氧化钠溶液的浓度变大。M 室发生的电极反应式为 2H2O4e =O 2 4H ，A 项正确；N 室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为 a%b%，B 项正确；b 膜为 阴离子交换膜，产品室发生反应为 H B(OH) 4 =H 3BO3H2O，C 项正确；理论上每生 成 1 mol 产品， 电路中转移 1 mol 电子， 阴极室可生成 0.5 mol H2， 在标准状况下体积为 11.2 L， D 项错误。 10(2020 湖北四地七校联考)某地海水中主要离子的质量浓度如下表，现利用“电渗析法” 对海水进行淡化，技术原理如图所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许 阴离子通过)。下列有关说法错误的是( ) 离子 Na K Ca2 Mg2 Cl SO2 4 HCO 3 质量浓度/(mg L 1) 9 360 83 200 1 100 16
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