2023屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 16 小題保分訓(xùn)練(16) 電化學(xué)中含膜裝置

小題保分訓(xùn)練(16)電化學(xué)中含膜裝置1．利用電解法將CO2轉(zhuǎn)化為CH4的原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電解過程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移B．電極b上反應(yīng)為：CO2＋8HCOeq\o\al(－,3)－8e－=CH4＋8COeq\o\al(2－,3)＋2H2OC．電解過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．電解時Na2SO4溶液濃度保持不變2．采用惰性電極，以氮氣和水為原料通過電解法制備氨的裝置如圖所示。下列說法不正確的是()A．電解時，溶液中K＋向a極移動B．電解時，電子由電源負極經(jīng)導(dǎo)線流向a極C．電解時，a極上發(fā)生反應(yīng)：N2＋6e－＋6H＋=2NH3D．電解一段時間后，b極附近溶液的pH減小3．如圖為CO2電甲烷化的裝置圖(MEC)，其利用微生物催化驅(qū)動工作，該生物電催化技術(shù)既有助于降低溫室效應(yīng)，也可處理有機廢水。下列說法正確的是()A．b電極為MEC的陽極B．若b電極轉(zhuǎn)化1.5molCO2，裝置中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是15NAC．MEC工作時，質(zhì)子將從a電極室向b電極室遷移D．b電極的反應(yīng)方程式為CO2＋8e－＋6H2O=CH4＋8OH－4．當(dāng)前，隨著CO2的排放增加，如何解決CO2的污染成為世界各國研究的課題，我國科學(xué)家提出采用電化學(xué)原理將其轉(zhuǎn)化為多種燃料，裝置如圖。下列說法正確的是()A．電極A與外接電源的正極相連B．生成CH4的電極反應(yīng)式：CO2＋8H＋＋8e－=CH4＋2H2OC．若右側(cè)KOH減少5.6g，電路中通過電子為0.2NAD．電極電勢：A＞B5．三氯乙烯、四甲基氯化銨等含氯清洗劑被列入有毒有害水污染物名錄，某課題小組利用電化學(xué)原理處理四甲基氯化銨，進行水體修復(fù)的過程如圖所示。a、b為石墨電極，c、d、e均為離子交換膜，c、e能使帶有相同電性的離子通過，下列說法錯誤的是()A．N為正極B．NaCl溶液的濃度：Ⅱ處大于Ⅰ處C．a(chǎn)電極的反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．除去1mol四甲基氯化銨，在標準狀況下a、b兩極共生成氣體11.2L6．利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2，裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4＋8e－＋4O2－=CO2＋2H2OB．A膜和C膜均為陰離子交換膜C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極D．a(chǎn)極上通入2.24L甲烷，陽極室Ca2＋減少0.4mol7．廚房垃圾發(fā)酵液通過電滲析法處理，同時得到乳酸的原理如圖所示(圖中HA表示乳酸分子，A－表示乳酸根離子)。下列說法正確的是()A．通電后，陽極附近pH增大B．電子從負極經(jīng)電解質(zhì)溶液回到正極C．通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進入濃縮室D．當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時，會有1molO2生成8．Na2FeO4是制造高鐵電池的重要原料，同時也是一種新型的高效凈水劑。在工業(yè)上通常利用如圖裝置生產(chǎn)Na2FeO4，下列有關(guān)說法不正確的是()A．右側(cè)電極反應(yīng)式：Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OB．左側(cè)為陽離子交換膜，當(dāng)Cu電極生成1mol氣體時，有2molNa＋通過陽離子交換膜C．可以將左側(cè)流出的氫氧化鈉補充到該裝置中部，以保證裝置連續(xù)工作D．Na2FeO4具有強氧化性且產(chǎn)物為Fe3＋，因此可以利用Na2FeO4除去水中的細菌、固體顆粒以及Ca2＋等9．高鐵酸鹽在能源環(huán)保領(lǐng)域有廣泛用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備高鐵酸鹽(Na2FeO4)的裝置如圖所示。下列推斷合理的是()A．鎳是陽極，電極反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2OB．電解時，電流的方向為負極→Ni電極→溶液→Fe電極→正極C．若隔膜為陰離子交換膜，則OH－自右向左移動D．電解時陽極區(qū)pH降低、陰極區(qū)pH升高，撤去隔膜混合后，與原溶液比較pH降低(假設(shè)電解前后體積變化忽略不計)10．H3PO2可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”的工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)，下列說法正確的是()A．產(chǎn)品室中的氫離子擴散到陽極室中B．陰極室中的鈉離子擴散到原料室中C．產(chǎn)品室中的氫氧根離子擴散到原料室中D．原料室中的H2POeq\o\al(－,2)擴散到產(chǎn)品室中11．某科研小組研究采用BMED膜堆(示意圖如下)，模擬以精制濃海水為原料直接制備酸堿。BMED膜堆包括陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜(A、D)。已知：在直流電源的作用下，雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離，生成H＋和OH－。下列說法錯誤的是()A．電極a連接電源的正極B．B為陽離子交換膜C．電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液可避免有害氣體的產(chǎn)生D．Ⅱ口排出的是淡水12．利用電解法制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH和Cl2。下列說法正確的是()A．C膜可以為質(zhì)子交換膜B．陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極D．每轉(zhuǎn)移2mole－，陽極室中c(Ca2＋)降低1mol·L－113．硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為H3BO3＋OH－=B(OH)eq\o\al(－,4)，H3BO3可以通過電解的方法制備。其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。下列說法正確的是()A．當(dāng)電路中通過1mol電子時，可得到1molH3BO3B．將電源的正負極反接，工作原理不變C．陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋D．B(OH)eq\o\al(－,4)穿過陰膜進入陰極室，Na＋穿過陽膜進入產(chǎn)品室14．某同學(xué)在家中制備含氯消毒劑，實驗裝置原理如圖所示，下列說法不正確的是()A．H2從陽極逸出B．離子交換膜為陽離子交換膜C．a(chǎn)為直流電源的正極，b為直流電源的負極D．陽極區(qū)的反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，Cl2＋H2OHCl＋HClO15．已知反應(yīng)：2CrOeq\o\al(2－,4)(黃)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)(橙)＋H2O，設(shè)計圖示裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，下列有關(guān)敘述正確的是()A．CrOeq\o\al(2－,4)生成Cr2Oeq\o\al(2－,7)的反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)，不能通過電解方法獲得B．電源左側(cè)是正極C．右側(cè)電極的電極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2＋2OH－D．Na＋從右側(cè)通過膜進入左側(cè)16．四室式電滲析法制備鹽酸和NaOH的裝置如圖所示。a、b、c為陰、陽離子交換膜。已知：陰離子交換膜只允許陰離子透過，陽離子交換膜只允許陽離子透過。下列敘述正確的是()A．b、c分別依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜B．通電后Ⅲ室中的Cl－透過c遷移至陽極區(qū)C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高D．電池總反應(yīng)為4NaCl＋6H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑【小題保分訓(xùn)練(16)電化學(xué)中含膜裝置】答案1．A。解析：由a極生成O2可以判斷電極a為陽極，電極b為陰極，陽離子向陰極流動，則H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移，故A正確；電極b上的反應(yīng)為CO2＋8HCOeq\o\al(－,3)＋8e－=CH4＋8COeq\o\al(2－,3)＋2H2O，故B錯誤；電解過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故C錯誤；電解時OH－比SOeq\o\al(2－,4)更容易失去電子，所以電解Na2SO4溶液的實質(zhì)是電解水，溶液中的水發(fā)生消耗，Na2SO4溶液的濃度增大，故D錯誤。2．C。解析：選C由圖可知，a極上N2轉(zhuǎn)化為NH3，N元素化合價降低，發(fā)生還原反應(yīng)，a極為陰極；b極上OH－轉(zhuǎn)化為O2，O元素化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，b極為陽極。電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電解時，a極的電極反應(yīng)式為N2＋6e－＋6H2O=2NH3＋6OH－，C項錯誤。3．C。解析：根據(jù)電極的反應(yīng)物和生成物可推知a為陽極，b為陰極，A錯誤；b電極轉(zhuǎn)化1.5molCO2轉(zhuǎn)移電子1.5×8mol＝12mol，B錯誤；b極不能生成OH－，D錯誤。4．B。解析：BA為陰極，B為陽極，電極A與外接電源的負極相連，故A錯誤；CO2得電子轉(zhuǎn)化為CH4，則生成CH4的電極反應(yīng)式：CO2＋8H＋＋8e－=CH4＋2H2O，故B正確；若右側(cè)KOH減少5.6g，即eq\f(5.6g,56g·mol－1)＝0.1mol，則有0.1molK＋通過陽離子交換膜，所以電路中通過電子為0.1NA，故C錯誤；A為陰極，B為陽極，則電極電勢：A＜B，故D錯誤。5．D。解析：由圖像可知，a極產(chǎn)生氫氧根離子，則水得電子生成氫氣和氫氧根離子，作陰極，則電池M極為負極；c膜可使(CH3)4N＋透過，向a極移動；d膜可使氯離子透過向b極移動，而e極可使鈉離子透過，向a極移動，則Ⅱ處的NaCl濃度大于I處；b極為陽極，氫氧根離子失電子生成氧氣和水。A.分析可知，N為電池的正極，A說法正確；B.分析可知，NaCl溶液的濃度：Ⅱ處大于Ⅰ處，B說法正確；C.a電極水得電子生成氫氣和氫氧根離子，電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，C說法正確；D.除去1mol四甲基氯化銨，轉(zhuǎn)移1mol電子，在標準狀況下a極生成0.5mol氫氣，b極生成0.25mol氧氣，則兩極共生成氣體16.8L，D說法錯誤；答案為D。6．C。解析：a極為負極，負極上甲烷發(fā)生氧化反應(yīng)：CH4－8e－＋4O2－=CO2＋2H2O，A項錯誤；根據(jù)利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2和Cl2，可知陽極室的電極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑，則陽極室內(nèi)Ca2＋向產(chǎn)品室移動，A膜為陽離子交換膜，陰極室的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，則原料室內(nèi)Na＋向陰極室移動，C膜為陽離子交換膜，B項錯誤；陰極電極不參與反應(yīng)，可用鐵電極替換陰極的石墨電極，C項正確；沒有指明標準狀況下，無法計算，D項錯誤。7．C。解析：由題圖可知，陽極上電解水產(chǎn)生H＋和O2，所以通電后，陽極附近pH減小，A項錯誤；電子不進入電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是通過帶電離子的定向移動，B項錯誤；電解池中，陰離子向陽極方向移動，故通電后，A－通過陰離子交換膜從陰極區(qū)進入濃縮室，C項正確；根據(jù)陽極的電極反應(yīng)式2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，當(dāng)電路中通過2mol電子的電量時，會有0.5molO2生成，D項錯誤。8．D。解析：根據(jù)圖示，Cu電極為陰極，F(xiàn)e電極為陽極。右側(cè)電極為Fe電極，F(xiàn)e失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成FeOeq\o\al(2－,4)，結(jié)合原子守恒和電荷守恒可得電極反應(yīng)式為Fe－6e－＋8OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，A項正確；左側(cè)為陰極室，Cu電極上的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，當(dāng)Cu電極上生成1mol氣體時，同時產(chǎn)生2molOH－，此時中部有2molNa＋通過陽離子交換膜進入陰極室平衡電荷，B項正確；根據(jù)B項分析，陰極室生成NaOH，左側(cè)流出的NaOH溶液的濃度大于加入的NaOH溶液的濃度，即b%＞a%，可將左側(cè)流出的NaOH補充到該裝置中部，以保證裝置連續(xù)工作，C項正確；Na2FeO4具有強氧化性，可利用Na2FeO4除去水中的細菌，Na2FeO4的還原產(chǎn)物為Fe3＋，F(xiàn)e3＋水解生成Fe(OH)3膠體，F(xiàn)e(OH)3膠體可吸附固體顆粒，但二者均不能除去水中的Ca2＋，D項錯誤。9．D。解析：用鎳、鐵作電極電解濃NaOH溶液制備Na2FeO4，鐵被氧化生成FeOeq\o\al(2－,4)，則鐵是陽極，A錯誤。電解時，電流的方向是正極→陽極→溶液→陰極→負極，B錯誤。在電解池中，陰離子向陽極移動，則OH－自左向右移動，C錯誤。陽極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，由于消耗OH－，則陽極區(qū)溶液pH降低；陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，反應(yīng)生成OH－，則陰極區(qū)溶液pH升高；結(jié)合陰、陽極反應(yīng)式及得失電子守恒可得，電解總反應(yīng)式為Fe＋2OH－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電),\s\do5())FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，據(jù)此可知撤去隔膜后電解，所得溶液的pH降低，D正確。10．D。解析：陽極的電極反應(yīng)式為2HO－4e－=O2↑＋4H＋，陰極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。陽極室中的氫離子擴散到產(chǎn)品室中，原料室中的鈉離子擴散到陰極室中。根據(jù)電荷守恒關(guān)系可知，原料室中的H2POeq\o\al(－,2)擴散到產(chǎn)品室中。11．B。解析：根據(jù)題干信息確定該裝置為電解池，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動，所以電極a為陽極，連接電源的正極，A正確；水在雙極膜A解離后，氫離子吸引陰離子透過B膜到左側(cè)形成酸，B為陰離子交換膜，B錯誤；電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液，電解時生成氫氣和氧氣，可避免有害氣體的產(chǎn)生，C正確；海水中的陰、陽離子透過兩側(cè)交換膜向兩側(cè)移動，淡水從Ⅱ口排出，D正確。12．C。解析：A.通過圖示分析C膜只能是陽離子交換膜，故A項錯誤；B.陰極室的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故B項錯誤；C.陰極電極不參與反應(yīng)，故可用鐵電極替換陰極的石墨電極，故C項正確；D.未給出溶液體積，無法計算濃度，故D項錯誤。13．A。解析：A項，電解時，左側(cè)石墨電極為陽極，右側(cè)石墨電極為陰極，陽極上H2O失電子生成O2和H＋，即2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，陰極上H2O得電子生成H2和OH－，即2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，當(dāng)電路中通過1mol電子時，陽極生成1molH＋，H＋通過陽膜進入產(chǎn)品室，與通過陰膜進入產(chǎn)品室的B(OH)eq\o\al(－,4)反應(yīng)生成1molH3BO3，正確；B項，電源正負極反接后，左側(cè)石墨電極為陰極，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，H＋被消耗，無法移向產(chǎn)品室，不能生成H3BO3，錯誤；C項，由上述分析可知，陰極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，錯誤；D項，電解時原料室中Na＋穿過陽膜進入陰極室，