(新高考)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義第6章第39講多池、多室的電化學(xué)裝置(含解析)

第39講多池、多室的電化學(xué)裝置復(fù)習(xí)目標(biāo)1.掌握多池連接的分析應(yīng)用。2.了解離子交換膜的分類及特點(diǎn)。3.理解離子交換膜在裝置中的作用?？键c(diǎn)一多池串聯(lián)的兩大模型及原理分析常見串聯(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(gè)串聯(lián)電解池，相同時(shí)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)顯然兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。1．某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題：(1)甲池為________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，總反應(yīng)式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積為________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，丙池中________極析出________g銅。(4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時(shí)間后，甲池中溶液的pH將______(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；丙池中溶液的pH將________。答案(1)原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)陽極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.60(4)減小增大解析(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)乙池中電解AgNO3溶液，其中C作陽極，Ag作陰極，總反應(yīng)式為4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根據(jù)各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，得n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝eq\f(1,4)×eq\f(5.40,108)×22.4L＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(1,2)×eq\f(5.40,108)×64g＝1.60g。(4)若丙池中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據(jù)丙池中總反應(yīng)2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，則溶液pH增大，而甲池中總反應(yīng)為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。2．中科院長春應(yīng)化所張新波團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的鋰—氮電池(Li—N2)，該電池在放電過程中消耗氮?dú)?，充電過程中釋放氮?dú)猓瑢?shí)現(xiàn)氮?dú)獾难h(huán)，并對(duì)外提供電能。該電池在充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：2Li3N=N2↑＋6Li。現(xiàn)以該電池為電源進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()A．乙電極上的反應(yīng)為2Li3N－6e－=N2↑＋6Li＋B．充電過程Li＋由甲電極遷移向乙電極，并在多孔碳布表面生成Li3NC．石墨a電極和m、n處均可能有銅析出D．鋰—氮電池為綠色固氮提供了一種可能答案D解析放電時(shí)，該原電池中鋰失電子作負(fù)極，氮?dú)獾秒娮幼髡龢O，故乙電極是正極，發(fā)生反應(yīng)：N2＋6Li＋＋6e－=2Li3N，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電過程是電解池原理，Li＋由乙電極移向甲電極，多孔碳布表面Li3N分解生成N2和Li＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨a是陽極，陽極電極反應(yīng)式：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，產(chǎn)生氧氣，C項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)N2＋6Li=2Li3N屬于氮的固定，鋰—氮電池為綠色固氮提供了一種可能，D項(xiàng)正確。多池串聯(lián)的裝置中，先根據(jù)電極反應(yīng)物和電解質(zhì)溶液判斷哪個(gè)是原電池，其余裝置一般為電解池；與原電池正極相連的電極為電解池陽極，與原電池負(fù)極相連的電極為電解池陰極，據(jù)此判斷各池中發(fā)生的反應(yīng)?？键c(diǎn)二離子交換膜電解池類型一單膜電解池1．高鐵酸鹽也是一種優(yōu)良的含鐵凈水劑，J.C.Poggendorr早在1841年利用純鐵作電極插入濃的NaOH溶液電解制得Na2FeO4，陽極生成FeOeq\o\al(2－,4)的電極反應(yīng)式為____________；Deininger等對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，在陰、陽電極間設(shè)置陽離子交換膜，有效提高了產(chǎn)率，陽離子交換膜的作用是________________________________________________________________________。答案Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O避免FeOeq\o\al(2－,4)在陰極上被還原2．“電解”制備LiOH的原理如圖所示，裝置中使用陽離子交換膜將電解槽隔成陽極室和陰極室的目的是____________________________________。答案①避免生成的Cl2和LiOH反應(yīng)，防止得到的LiOH不純；②確保了工業(yè)生產(chǎn)的安全(以防H2、Cl2混合爆炸)3．用電解法可提純含有某種含氧酸根雜質(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．陽極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．通電后陰極區(qū)溶液pH會(huì)增大C．K＋通過陽離子交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)D．純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出答案C解析陽極區(qū)為粗KOH溶液，OH－失電子發(fā)生氧化反應(yīng)：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，A項(xiàng)正確；陰極上H2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，陰極區(qū)附近溶液中c(OH－)增大，pH增大，B項(xiàng)正確；電解時(shí)陽離子向陰極移動(dòng)，故K＋通過陽離子交換膜從陽極區(qū)移向陰極區(qū)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極區(qū)生成KOH，故純凈的KOH溶液從b口導(dǎo)出，D項(xiàng)正確。類型二多膜電解池4．現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽。利用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù)原理，可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。下列說法正確的是()A．陰極反應(yīng)式為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑B．從A口出來的是NaOH溶液C．b是陽離子交換膜，允許Na＋通過D．Na2SO4溶液從G口進(jìn)入答案C解析陰極是水電離的氫離子放電，陰極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，A項(xiàng)錯(cuò)誤；A為陽極是水電離的氫氧根離子放電，產(chǎn)生的氣體是氧氣，同時(shí)生成氫離子，則陽極附近生成硫酸，則從A口出來的是H2SO4溶液，B項(xiàng)錯(cuò)誤。5．用惰性電極電解法制備硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子和陰離子通過)。下列有關(guān)說法正確的是()A．陰極與陽極產(chǎn)生的氣體體積比為1∶2B．b極的電極反應(yīng)式為2H2O－2e－=O2↑＋4H＋C．產(chǎn)品室中發(fā)生的反應(yīng)是B(OH)3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)D．每增加1molH3BO3產(chǎn)品，NaOH溶液增重22g答案D解析由圖可知，b極為陽極，電解時(shí)陽極上水失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2和H＋，a極為陰極，電解時(shí)陰極上水得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成H2和OH－，原料室中的鈉離子通過陽膜進(jìn)入a極室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)eq\o\al(－,4)通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，b極室中氫離子通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室，在產(chǎn)品室中B(OH)eq\o\al(－,4)、H＋發(fā)生反應(yīng)生成H3BO3；a、b電極反應(yīng)式分別為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－、2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，理論上每生成1mol產(chǎn)品，b極生成1molH＋，a極生成0.5molH2，減少質(zhì)量為1g，NaOH溶液增加的Na＋為1mol即23g，故NaOH溶液增重22g。類型三雙極膜電解池6．(2021·重慶1月適應(yīng)性測(cè)試，10)雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成。雙極膜內(nèi)層為水層，工作時(shí)水層中的H2O解離成H＋和OH－，并分別通過離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。下圖為NaBr溶液的電滲析裝置示意圖。下列說法正確的是()A．出口2的產(chǎn)物為HBr溶液B．出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液C．Br－可從鹽室最終進(jìn)入陽極液中D．陰極電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑答案D解析陰極，水中H＋放電，雙極膜中水解離生成的H＋移向陰極區(qū)，OH－移向交換室1，與NaBr溶液中通過陽離子交換膜進(jìn)入交換室1的Na＋組成NaOH溶液，出口1為Na2SO4溶液，出口2為NaOH溶液，同理，陽極，水中OH－放電，雙極膜中的OH－移向陽極，H＋移向交換室2，與通過陰離子交換膜進(jìn)入交換室2的Br－組成HBr，出口4產(chǎn)物為HBr溶液，出口5為Na2SO4溶液。離子交換膜的作用及意義(1)隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)，常用于物質(zhì)制備。(2)限制某些離子的移動(dòng)，常用于物質(zhì)制備及純化。(3)雙極膜：由一張陽膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是在直流電的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的H2O解離成H＋和OH－并分別通過陽膜和陰膜，作為H＋和OH－的離子源。1．(2021·廣東，16)鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)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(shí)，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解析分析可知，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(dòng)，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)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(cuò)誤；若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會(huì)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(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤。2．[2018·全國卷Ⅰ，27(3)]焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。回答下列問題：制備Na2S2O5可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為___________________________________________________。電解后，____________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。答案2H2O－4e－=4H＋＋O2↑a解析陽極上H2O放電生成O2和H＋，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，電解過程中H＋透過陽離子交換膜進(jìn)入a室，故a室中NaHSO3濃度增加。3．[2019·北京，27(2)]可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如圖。通過控制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。①制H2時(shí)，連接________。產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是_____________________________________________________________________________________________________。②改變開關(guān)連接方式，可得O2。③結(jié)合①和②中電極3的電極反應(yīng)，說明電極3的作用：_________________________________________________________________________________________________。答案①K12H2O＋2e－=H2↑＋2OH－③制H2時(shí)，電極3發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－－e－=NiOOH＋H2O。制O2時(shí)，上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行，使電極3得以循環(huán)使用解析①電解堿性電解液時(shí)，H2O電離出的H＋在陰極得到電子產(chǎn)生H2，根據(jù)題圖可知電極1與電池負(fù)極連接，為陰極，所以制H2時(shí)，連接K1，產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。③制備O2時(shí)堿性電解液中的OH－失去電子生成O2，連接K2，O2在電極2上產(chǎn)生。連接K1時(shí)，電極3為電解池的陽極，Ni(OH)2失去電子生成NiOOH，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2－e－＋OH－=NiOOH＋H2O，連接K2時(shí)，電極3為電解池的陰極，電極反應(yīng)式為NiOOH＋e－＋H2O=Ni(OH)2＋OH－，使電極3得以循環(huán)使用。課時(shí)精練1．碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品。電化學(xué)法合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．石墨Ⅰ與直流電源正極相連B．H＋由石墨Ⅱ通過質(zhì)子交換膜向石墨Ⅰ移動(dòng)C．石墨Ⅰ上發(fā)生的電極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋D．電解過程中，陰極和陽極消耗氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2答案B解析石墨Ⅰ為陽極，與直流電源正極相連，故A正確；電解池工作時(shí)，陽離子向陰極移動(dòng)，即H＋由石墨Ⅰ通過質(zhì)子交換膜向石墨Ⅱ移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；石墨Ⅰ為陽極，陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋，故C正確；常溫常壓下甲醇是液體，電解池工作時(shí)轉(zhuǎn)移電子守恒，根據(jù)關(guān)系式2CO～4e－～O2可知，陰極消耗的氧氣與陽極消耗的一氧化碳物質(zhì)的量之比為1∶2，故D正確。2．(2020·海南，11)某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示，下列說法正確的是()A．電池可用于乙醛的制備B．b電極為正極C．電池工作時(shí)，a電極附近pH降低D．a(chǎn)電極的反應(yīng)式為O2＋4e－－4H＋=2H2O答案A解析該燃料電池中，乙烯和水發(fā)生氧化反應(yīng)，所以通入乙烯和水的電極是負(fù)極，氧氣易得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以通入氧氣的電極是正極，由圖可知負(fù)極上乙烯和水生成乙醛和氫離子，氫離子移向正極，正極上氧氣和氫離子反應(yīng)生成水，X為水，由此分析。電池工作時(shí)，氫離子移向正極，a電極的反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋=2H2O，a電極附近pH升高，故C、D不符合題意。3．我國科學(xué)家研制一種新型化學(xué)電池成功實(shí)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(jī)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(shí)，負(fù)極區(qū)要保持呈堿性C．工作一段時(shí)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pH約為2答案A解析b電極為正極，b電極發(fā)生：R＋2H＋＋2e－=H2R，A項(xiàng)正確；a電極發(fā)生：Fe2＋－e－=Fe3＋，a電極為負(fù)極，左側(cè)還發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋，生成氫離子，所以電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)要保持呈酸性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氫離子通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，所以正極區(qū)的pH基本不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池右側(cè)發(fā)生反應(yīng)：O2＋H2R=R＋H2O2，b電極發(fā)生：R＋2H＋＋2e－=H2R，消耗2mol電子對(duì)應(yīng)1mol氧氣，現(xiàn)消耗氧氣物質(zhì)的量為n(O2)＝eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，轉(zhuǎn)移電子0.01mol，由電解總方程式：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pH約為1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．乙醛酸()是有機(jī)合成的重要中間體。工業(yè)上用“雙極室成對(duì)電解法”生產(chǎn)乙醛酸，原理如圖所示。該裝置中陰、陽兩極為惰性電極，兩極室均可產(chǎn)生乙醛酸，其中乙二醛與M電極的產(chǎn)物反應(yīng)生成乙醛酸。下列說法正確的是()A．若有2molH＋通過質(zhì)子交換膜，并完全參與了反應(yīng)，則該裝置中生成的乙醛酸為1molB．M電極上的電極反應(yīng)式為OHC—CHO＋H2O＋2e－=HOOC—CHO＋2H＋C．M極與電源的正極相連D．電解一段時(shí)間后，N極附近溶液的pH變小答案C解析2molH＋通過質(zhì)子交換膜，則電路中轉(zhuǎn)移2mol電子，陰極的電極反應(yīng)式為HOOC—COOH＋2H＋＋2e－=HOOC—CHO＋H2O，陽極區(qū)的反應(yīng)有2Cl－－2e－=Cl2↑，OHC—CHO＋Cl2＋H2O=HOOC—CHO＋2Cl－＋2H＋，因此，兩極各生成1mol乙醛酸，共生成2mol乙醛酸，A、B錯(cuò)誤；M電極是電解池的陽極，與電源的正極相連，C正確。5．連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)俗稱保險(xiǎn)粉，是一種強(qiáng)還原劑。工業(yè)上常用惰性電極電解亞硫酸氫鈉的方法制備連二亞硫酸鈉，原理及裝置如圖所示，下列說法正確的是()A．b電極應(yīng)該接電源的負(fù)極B．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2OC．裝置中所用離子交換膜為陰離子交換膜D．電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，消耗SO2的體積為11.2L答案B解析NaHSO3在a電極被還原生成Na2S2O4，則a電極是陰極，b電極是陽極，故b電極接電源的正極，A錯(cuò)誤；a電極發(fā)生還原反應(yīng)，HSOeq\o\al(－,3)被還原生成S2Oeq\o\al(2－,4)，電極反應(yīng)式為2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O，B正確；b電極是陽極，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)，陽極生成H＋，陰極消耗H＋，為維持溶液呈電中性，H＋透過離子交換膜向陰極遷移，則該交換膜是陽離子交換膜，C錯(cuò)誤；電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極消耗0.5molSO2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L，題目未指明SO2是否處于標(biāo)準(zhǔn)狀況下，D錯(cuò)誤。6．高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型綠色水處理劑。工業(yè)上可用電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進(jìn)入中間隔室。下列說法錯(cuò)誤的是()A．陽極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OB．甲溶液可循環(huán)利用C．離子交換膜a是陽離子交換膜D．當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，F(xiàn)e電極會(huì)有1molH2生成答案D解析A項(xiàng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，正確；B項(xiàng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，水電離出的氫離子放電生成氫氣和氫氧根離子，甲溶液為濃的氫氧化鈉溶液，可循環(huán)利用，正確；C項(xiàng)，電解池中陽離子向陰極移動(dòng)，通過離子交換膜a的是Na＋，故a為陽離子交換膜，正確；D項(xiàng)，陽極是Fe發(fā)生氧化反應(yīng)，錯(cuò)誤。7．利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料?？捎秒娊釲iCl溶液制備LiOH，裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．電極B連接電源正極B．A極區(qū)電解液為LiCl溶液C．陽極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．每生成1molH2，有1molLi＋通過該離子交換膜答案B解析由題意知，電解LiCl溶液制備LiOH，由于電極B生成氫氣，A與B用陽離子交換膜隔開，所以B為陰極，連接電源負(fù)極，B極區(qū)為LiOH溶液，A極區(qū)為LiCl溶液，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確；陽極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；每生成1molH2，有2molLi＋通過該離子交換膜，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．某電池研究員使用鋰—磺酰氯(Li—SO2Cl2)電池作為電源電解制備Ni(H2PO2)2，其工作原理如圖所示。已知電池反應(yīng)為2Li＋SO2Cl2=2LiCl＋SO2↑。下列說法錯(cuò)誤的是()A．電池中C電極的電極反應(yīng)式為SO2Cl2＋2e－=2Cl－＋SO2↑B．電池的e極連接電解池的h極C．膜a是陽離子交換膜，膜c是陰離子交換膜D．電解池中不銹鋼電極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－答案C解析在鋰—磺酰氯電池中，Li為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li－e－=Li＋，C為正極，電極反應(yīng)式為SO2Cl2＋2e－=2Cl－＋SO2↑；在電解池中，不銹鋼為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，鎳為陽極，電極反應(yīng)式為Ni－2e－=Ni2＋。Ⅱ室為產(chǎn)品室，故陽極上Ni失去電子生成的Ni2＋通過膜a進(jìn)入產(chǎn)品室，Ⅲ室中的H2POeq\o\al(－,2)通過膜b進(jìn)入產(chǎn)品室，與Ni2＋形成Ni(H2PO2)2，故膜a為陽離子交換膜，膜b為陰離子交換膜，膜c應(yīng)為陽離子交換膜，以防Ⅳ室的OH－通過膜c進(jìn)入Ⅲ室與NaH2PO2反應(yīng)消耗原料，同時(shí)Na＋通過膜c進(jìn)入Ⅳ室可制備濃氫氧化鈉溶液，C項(xiàng)錯(cuò)誤。9．用如圖裝置完成電解實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測(cè)合理的是()A．a(chǎn)處的試紙變紅B．b電極是正極C．a(chǎn)處發(fā)生的電極反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋D．b處發(fā)生的電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑答案D解析實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于電解飽和氯化鈉溶液，a作陰極，氫離子放電后，使氫氧根離子濃度增大，堿性增強(qiáng)，故使pH試紙變藍(lán)，故A錯(cuò)誤；b處與電源正極相連，b為陽極，故B錯(cuò)誤；a與電源負(fù)極相連，可知鐵棒為陰極，電解飽和食鹽水，發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故C錯(cuò)誤；b處氯離子放電生成氯氣，發(fā)生的電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，故D正確。10．ClO2是一種高效、安全消毒劑。利用電解產(chǎn)生的H2O2與溶液中的NaClO3反應(yīng)制備ClO2，裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．電源電極電勢(shì)：a＜bB．陰極的電極反應(yīng)式：O2＋4e－＋4H＋=2H2OC．電解過程中H＋移動(dòng)方向：B→AD．產(chǎn)生ClO2的反應(yīng)：2ClOeq\o\al(－,3)＋H2O2＋2H＋=2ClO2↑＋O2↑＋2H2O答案D解析A是陽極，連接電源的電極a為正極，B是陰極，連接電源的電極b為負(fù)極，所以電源電極電勢(shì)：a＞b，故A錯(cuò)誤；電極B為陰極，陰極的電極反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H＋=H2O2，故B錯(cuò)誤；電解過程中H＋向陰極定向移動(dòng)，故H＋移動(dòng)方向：A→B，故C錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，H2O2與NaClO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成ClO2：2ClOeq\o\al(－,3)＋H2O2＋2H＋=2ClO2↑＋O2↑＋2H2O，故D正確。11．電催化氮?dú)庵苽滗@鹽和硝酸鹽的原理如圖所示。下列說法正確的是()A．H＋從右室通過質(zhì)子交換膜遷移至左室B．a(chǎn)極反應(yīng)式為N2＋12OH－－10e－=2NOeq\o\al(－,3)＋6H2OC．電解一段時(shí)間，a、b兩電極區(qū)的pH均減小D．相同時(shí)間內(nèi)，a、b兩極消耗N2的物質(zhì)的量之比為5∶3答案A解析a極上N2失去電子被氧化為NOeq\o\al(－,3)，電解質(zhì)溶液為酸性溶液，電極反應(yīng)式為N2－10e－＋6H2O=2NOeq\o\al(－,3)＋12H＋，故B錯(cuò)誤；b極電極反應(yīng)式為N2＋6e－＋8H＋=2NHeq\o\al(＋,4)，電解過程中c(H＋)減小，溶液pH逐漸增大，a極電解過程中c(H＋)增大，溶液pH逐漸減小，故C錯(cuò)誤；由上述分析可知，a極上每消耗1molN2時(shí)轉(zhuǎn)移10mole－，b極上每消耗1molN2時(shí)轉(zhuǎn)移6mole－，由轉(zhuǎn)移電子守恒可知，電解相同時(shí)間內(nèi)，a、b兩極消耗N2的物質(zhì)的量之比為3∶5，故D錯(cuò)誤。12．用電滲析法由NaH2PO2制備H3PO2的工作原理如圖所示，下列說法正確的是()A．電源a極為負(fù)極，所連石墨電極上的反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑B．氫氧化鈉溶液所在的極室中pH減小C．H＋由左向右穿過陽膜1，H3POeq\o\al(－,2)由右向左穿過陰膜D．當(dāng)導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.4mole－時(shí)，兩石墨電極上產(chǎn)生氣體體積之和為(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)4.48L答案C解析由工作原理圖可知，四室中左端電極室的H＋通過陽膜1進(jìn)入產(chǎn)品室，H2POeq\o\al(－,2)由右向左穿過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室，因此左端電極為陽極，和電源正極相連，a為正極，則b為負(fù)極，右端石墨電極為陰極。結(jié)合以上分析可判斷電源a極為正極，所連石墨電極上的反應(yīng)為氧化反應(yīng)：2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氫氧化鈉溶液所在的極室中發(fā)生的電極反應(yīng)為還原反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，有OH－生成，故pH增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電極反應(yīng)，當(dāng)導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.4mole－時(shí)，陽極產(chǎn)生0.1molO2，陰極產(chǎn)生0.2molH2，產(chǎn)生氣體體積之和為(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)6.7