專題50 多池與膜在電化學(xué)中應(yīng)用-學(xué)易金卷：十年（2014-2023）高考化學(xué)真題分項(xiàng)匯編（全用）含解析

專題50多池與膜在電化學(xué)中應(yīng)用專題50多池與膜在電化學(xué)中應(yīng)用-學(xué)易金卷：十年（2014-2023）高考化學(xué)真題分項(xiàng)匯編（全國(guó)通用）專題50多池與膜在電化學(xué)中應(yīng)用1．【2023年湖北卷】我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為。下列說法錯(cuò)誤的是A．b電極反應(yīng)式為B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2．【2023年6月浙江卷】氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：C．應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，在右室獲得濃度較高的溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗3．（2021·天津真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)4．【2022年全國(guó)甲卷】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)存在)。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO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)+Mn2++2H2O5．（2021·廣東真題）鈷()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室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．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)：6．【2022年山東卷】設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)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。下列說法正確的是A．裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為D．若甲室減少，乙室增加，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移7．（2020·山東高考真題）微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯(cuò)誤的是A．負(fù)極反應(yīng)為B．隔膜1為陽(yáng)離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，模擬海水理論上除鹽58.5gD．電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2:18．（2021·全國(guó)甲卷真題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場(chǎng)作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A．在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移9．（2020·浙江高考真題）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是（）離子交換膜A．電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量10．（2016·全國(guó)高考真題）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是A．通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O–4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成11．（2013·浙江高考真題）電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列說法不正確的是A．右側(cè)發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．電解結(jié)束時(shí)，右側(cè)溶液中含有IO3-C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑D．如果用陽(yáng)離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)方程式不變12．（2010·全國(guó)高考真題）鉛蓄電池的工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O研讀右圖，下列判斷不正確的是A．K閉合時(shí)，d電極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的為0.2molC．K閉合時(shí)，Ⅱ中向c電極遷移D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極13．（2010·全國(guó)高考真題）鉛蓄電池的工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O研讀右圖，下列判斷不正確的是A．K閉合時(shí)，d電極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的為0.2molC．K閉合時(shí)，Ⅱ中向c電極遷移D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極14．（2020·全國(guó)高考真題）化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料，又是高效、廣譜的滅菌消毒劑。回答下列問題：（1）氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料，可采用如圖(a)所示的裝置來制取。裝置中的離子膜只允許______離子通過，氯氣的逸出口是_______(填標(biāo)號(hào))。15．（2018·全國(guó)高考真題）KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉栴}：（1）KIO3的化學(xué)名稱是_____。（2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是_____?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是_____?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式_____。②電解過程中通過陽(yáng)離子交換膜的離子主要為_____，其遷移方向是_____。③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有_____（寫出一點(diǎn)）。16．（2014·全國(guó)高考真題）次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性，回答下列問題：（4）(H3PO2)也可以通過電解的方法制備．工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過):①寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式___________；②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因___________；③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是___________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是___________。17．（2013·重慶高考真題）化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。（2）電化學(xué)降解NO3-的原理如圖所示。①電源正極為__________（填A(yù)或B），陰極反應(yīng)式為________________。②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為____g。18．（2012·重慶高考真題）尿素[CO（NH2）2]是首個(gè)由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物．（3）人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖2所示．①電源的負(fù)極為（填“A”或“B”）．②陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為、．③電解結(jié)束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將；若兩極共收集到氣體13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則除去的尿素為g（忽略氣體的溶解）．19．（2015·上海高考真題）氯堿工業(yè)以電解精制飽和食鹽水的方法制取氯氣、氫氣、燒堿和氯的含氧酸鹽等系列化工產(chǎn)品。下圖是離子交換膜法電解食鹽水的示意圖，圖中的離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過。完成下列填空：（1）寫出電解飽和食鹽水的離子方程式。（2）離子交換膜的作用為：、。（3）精制飽和食鹽水從圖中位置補(bǔ)充，氫氧化鈉溶液從圖中位置流出（選填“a”、“b”、“c”或“d”）。

1．【2023年湖北卷】我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為。下列說法錯(cuò)誤的是A．b電極反應(yīng)式為B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽(yáng)極，b電極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，陽(yáng)極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，電池總反應(yīng)為2H2O2H2↑+O2↑，據(jù)此解答。A．b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；B．該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH-離子要通過離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；C．電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動(dòng)能高的水可穿過PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；D．由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為，則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是，故D錯(cuò)誤；答案選D。2．【2023年6月浙江卷】氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正確的是A．電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極B的電極反應(yīng)式為：C．應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，在右室獲得濃度較高的溶液D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗【答案】B【解析】A．電極A是氯離子變?yōu)槁葰猓蟽r(jià)升高，失去電子，是電解池陽(yáng)極，因此電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：，故B錯(cuò)誤；C．右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽(yáng)離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右邊，在右室獲得濃度較高的溶液，故C正確；D．改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。綜上所述，答案為B。3．（2021·天津真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)【答案】C【解析】通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，說明石墨電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，則電源b為正極，a為負(fù)極，石墨電極Ⅰ為陰極，據(jù)此解答。A．由分析可知，a是電源的負(fù)極，故A正確；B．石墨電極Ⅱ?yàn)殛?yáng)極，通電一段時(shí)間后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；C．隨著電解的進(jìn)行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，所以CuCl2溶液濃度變小，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)完全溶解時(shí)，消耗氫離子為0.06mol，根據(jù)陽(yáng)極電極反應(yīng)式，產(chǎn)生氧氣為0.015mol，體積為336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，故D正確；故選C。4．【2022年全國(guó)甲卷】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)存在)。電池放電時(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO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)+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(fù)極，電極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應(yīng)為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個(gè)離子選擇隔膜沒有指明的陽(yáng)離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個(gè)離子隔膜均可以通過陰、陽(yáng)離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動(dòng)或Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ區(qū)的SO向Ⅲ區(qū)移動(dòng)或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動(dòng)。據(jù)此分析答題。A．根據(jù)分析，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)分析，Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動(dòng)，B正確；C．MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D．電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正確；故答案選A。5．（2021·廣東真題）鈷()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室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．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)：【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，水在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽(yáng)離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽(yáng)離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動(dòng)，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽(yáng)離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動(dòng)，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A．由分析可知，放電生成的氫離子通過陽(yáng)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；B．由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽(yáng)極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯(cuò)誤；C．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(yáng)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，石墨電極的電極反應(yīng)會(huì)發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D．由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確；故選D。6．【2022年山東卷】設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)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。下列說法正確的是A．裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為D．若甲室減少，乙室增加，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】由于乙室中兩個(gè)電極的電勢(shì)差比甲室大，所以乙室是原電池，甲室是電解池，然后根據(jù)原電池、電解池反應(yīng)原理分析解答。A．電池工作時(shí)，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，同時(shí)生成H+，電極反應(yīng)式為CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，H+通過陽(yáng)膜進(jìn)入陰極室，甲室的電極反應(yīng)式為Co2++2e-=Co，因此，甲室溶液pH逐漸減小，A錯(cuò)誤；B．對(duì)于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時(shí)得到Li+，其中的O2-與溶液中的H+結(jié)合H2O，電極反應(yīng)式為2LiCoO2+2e-+8H+=2Li++2Co2++4H2O，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，負(fù)極產(chǎn)生的H+通過陽(yáng)膜進(jìn)入正極室，但是乙室的H+濃度仍然是減小的，因此電池工作一段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C．電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH-，乙室電極反應(yīng)式為：LiCoO2+4H+=Li++Co2++2H2O，C錯(cuò)誤；D．若甲室Co2+減少200mg，則電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=；若乙室Co2+增加300mg，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=，由于電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量不等，說明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，即將乙室部分溶液轉(zhuǎn)移至甲室，D正確；故合理選項(xiàng)是BD。7．（2020·山東高考真題）微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯(cuò)誤的是A．負(fù)極反應(yīng)為B．隔膜1為陽(yáng)離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，模擬海水理論上除鹽58.5gD．電池工作一段時(shí)間后，正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2:1【答案】B【解析】據(jù)圖可知a極上CH3COOˉ轉(zhuǎn)化為CO2和H+，C元素被氧化，所以a極為該原電池的負(fù)極，則b極為正極。A．a(chǎn)極為負(fù)極，CH3COOˉ失電子被氧化成CO2和H+，結(jié)合電荷守恒可得電極反應(yīng)式為CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，正確；B．為了實(shí)現(xiàn)海水的淡化，模擬海水中的氯離子需要移向負(fù)極，即a極，則隔膜1為陰離子交換膜，鈉離子需要移向正極，即b極，則隔膜2為陽(yáng)離子交換膜，錯(cuò)誤；C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，根據(jù)電荷守恒可知，海水中會(huì)有1molClˉ移向負(fù)極，同時(shí)有1molNa+移向正極，即除去1molNaCl，質(zhì)量為58.5g，正確；D．b極為正極，水溶液為酸性，所以氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，電極反應(yīng)式為2H++2eˉ=H2↑，所以當(dāng)轉(zhuǎn)移8mol電子時(shí)，正極產(chǎn)生4mol氣體，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)式可知負(fù)極產(chǎn)生2mol氣體，物質(zhì)的量之比為4:2=2:1，正確；故答案為B。8．（2021·全國(guó)甲卷真題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場(chǎng)作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A．在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移【答案】D【解析】該裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽(yáng)極，陽(yáng)極上Br-被氧化為Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場(chǎng)作用下移向陰極，OH-移向陽(yáng)極。A．KBr在上述電化學(xué)合成過程中除作電解質(zhì)外，同時(shí)還是電解過程中陽(yáng)極的反應(yīng)物，生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物，故A錯(cuò)誤；B．陽(yáng)極上為Br-失去電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯(cuò)誤；C．電解過程中陰陽(yáng)極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為1mol，因此制得2mol乙醛酸時(shí)，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯(cuò)誤；D．由上述分析可知，雙極膜中間層的H+在外電場(chǎng)作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；綜上所述，說法正確的是D項(xiàng)，故答案為D。9．（2020·浙江高考真題）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是（）離子交換膜A．電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH-遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量【答案】D【解析】氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑；電解池中陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物，所以電極A為陽(yáng)極，電極B為陰極，據(jù)此作答。A．根據(jù)分析可知電極A為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，正確；B．陽(yáng)極發(fā)生的方程式為：2Cl--2e-═Cl2↑，陰極：H2O+2e-═H2↑+2OH-；為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從d口流出，所以要防止OH-流向陽(yáng)極即電極A，該離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜，正確；C．根據(jù)B選項(xiàng)的分析可知飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出，正確；D．因?yàn)橛须x子交換膜的存在，OH-不發(fā)生遷移，錯(cuò)誤；故答案為D。10．（2016·全國(guó)高考真題）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場(chǎng)的作用下，兩膜中間的Na+和SO42-可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是A．通電后中間隔室的SO42-離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O–4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會(huì)有0.5mol的O2生成【答案】B【解析】A．根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，在電解池中陰離子會(huì)向正電荷較多的陽(yáng)極區(qū)定向移動(dòng)，因此通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移；在正極區(qū)帶負(fù)電荷的OH－失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)而放電，由于破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(H＋)>c(OH－)，所以正極區(qū)溶液酸性增強(qiáng)，溶液的pH減小，錯(cuò)誤；B．陽(yáng)極區(qū)氫氧根放電，溶液中產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)氫離子獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)而放電，破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，所以產(chǎn)生氫氧化鈉，因此該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品，正確；C．負(fù)極區(qū)氫離子得到電子，使溶液中c(H＋)增大，所以負(fù)極區(qū)溶液pH升高，錯(cuò)誤；D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，根據(jù)整個(gè)閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是n(O2)=1mol÷4=0.25mol，錯(cuò)誤。故選B。11．（2013·浙江高考真題）電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O下列說法不正確的是A．右側(cè)發(fā)生的電極方程式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．電解結(jié)束時(shí)，右側(cè)溶液中含有IO3-C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑D．如果用陽(yáng)離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)方程式不變【答案】D【解析】A．左側(cè)溶液變藍(lán)色，生成I2，左側(cè)電極為陽(yáng)極，右側(cè)電極為陰極，陰極上氫離子得電子生成氫氣，則右側(cè)電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，正確；B．一段時(shí)間后，藍(lán)色變淺，發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，中間為陰離子交換膜，右側(cè)I-、OH-通過陰離子交換膜向左側(cè)移動(dòng)，保證兩邊溶液呈電中性，左側(cè)的IO3-通過陰離子交換膜向右側(cè)移動(dòng)，故右側(cè)溶液中含有IO3-，正確；C．左側(cè)電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：2I--2e-=I2，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，右側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故總的電極反應(yīng)式為：KI+3H2OKIO3+3H2↑，正確；D．如果用陽(yáng)離子交換膜代替陰離子交換膜，左側(cè)電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為：2I--2e-=I2，右側(cè)電極為陰極，電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，為保證兩邊溶液呈電中性，左側(cè)多余K+通過陽(yáng)離子交換膜遷移至陰極，左側(cè)生成I2，右側(cè)溶液中有KOH生成，碘單質(zhì)與KOH不能反應(yīng)，總反應(yīng)相當(dāng)于：2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)方程式發(fā)生變化，錯(cuò)誤；答案為D。12．（2010·全國(guó)高考真題）鉛蓄電池的工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O研讀右圖，下列判斷不正確的是A．K閉合時(shí)，d電極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的為0.2molC．K閉合時(shí)，Ⅱ中向c電極遷移D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極【答案】C【解析】根據(jù)鉛蓄電池的工作原理，可知左邊是原電池，右邊是電解池。A．d連的是原電池的正極，所以為電解池的陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，正確；B．根據(jù)Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O，轉(zhuǎn)移2mol電子，則消耗2mol硫酸，所以當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的為0.2mol，正確；C．K閉合時(shí)，Ⅱ是電解池，陰離子移向陽(yáng)極，d是陽(yáng)極，所以向d電極遷移，錯(cuò)誤；D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ中發(fā)生了充電反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO，c、d電極上的PbSO4分別轉(zhuǎn)化為Pb和PbO2，所以可單獨(dú)作為原電池，d電極上附著PbO2，放電時(shí)得到電子，為正極，正確；故選C。13．（2010·全國(guó)高考真題）鉛蓄電池的工作原理為：Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O研讀右圖，下列判斷不正確的是A．K閉合時(shí)，d電極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的為0.2molC．K閉合時(shí)，Ⅱ中向c電極遷移D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極【答案】C【解析】根據(jù)鉛蓄電池的工作原理，可知左邊是原電池，右邊是電解池。A．d連的是原電池的正極，所以為電解池的陽(yáng)極，電極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-，正確；B．根據(jù)Pb+PbO2+2H2SO=2PbSO4+2H2O，轉(zhuǎn)移2mol電子，則消耗2mol硫酸，所以當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的為0.2mol，正確；C．K閉合時(shí)，Ⅱ是電解池，陰離子移向陽(yáng)極，d是陽(yáng)極，所以向d電極遷移，錯(cuò)誤；D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ中發(fā)生了充電反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO，c、d電極上的PbSO4分別轉(zhuǎn)化為Pb和PbO2，所以可單獨(dú)作為原電池，d電極上附著PbO2，放電時(shí)得到電子，為正極，正確；故選C。14．（2020·全國(guó)高考真題）化學(xué)工業(yè)為疫情防控提供了強(qiáng)有力的物質(zhì)支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料，又是高效、廣譜的滅菌消毒劑?；卮鹣铝袉栴}：（1）氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料，可采用如圖(a)所示的裝置來制取。裝置中的離子膜只允許______離子通過，氯氣的逸出口是_______(填標(biāo)號(hào))。【答案】（1）Na+a【解析】（1）電解飽和食鹽水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，陽(yáng)極氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，氯氣從a口逸出，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，產(chǎn)生OH-與通過離子膜的Na+在陰極室形成NaOH，故答案為：Na+；a；15．（2018·全國(guó)高考真題）KIO3是一種重要的無機(jī)化合物，可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑?；卮鹣铝袉栴}：（1）KIO3的化學(xué)名稱是_____。（2）利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示：“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl?！爸餋l2”采用的方法是_____?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是_____?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。（3）KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式_____。②電解過程中通過陽(yáng)離子交換膜的離子主要為_____，其遷移方向是_____。③與“電解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之處有_____（寫出一點(diǎn)）。【答案】（1）碘酸鉀（2）加熱KClKH(IO3)2+KOH═2KIO3+H2O（3）①2H2O+2e-═2OH-+H2↑K+②a到b③產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境【解析】（1）根據(jù)氯酸鉀（KClO3）可以推測(cè)KIO3為碘酸鉀；（2）將溶解在溶液中的氣體排出的一般方法是將溶液加熱，原因是氣體的溶解度是隨溫度上升而下減小。第一步反應(yīng)得到的產(chǎn)品中氯氣在“逐Cl2”時(shí)除去，根據(jù)圖示，碘酸鉀在最后得到，所以過濾時(shí)KH(IO3)2應(yīng)該在濾渣中，所以濾液中主要為KCl?！罢{(diào)pH”的主要目的是將KH(IO3)2轉(zhuǎn)化為KIO3，所以方程式為：KH(IO3)2+KOH=2KIO3+H2O；（3）①由圖示，陰極為氫氧化鉀溶液，所以反應(yīng)為水電離的氫離子得電子，反應(yīng)為2H2O+2e-=2OH-+H2↑；②電解時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子應(yīng)該向陰極遷移，明顯是溶液中大量存在的鉀離子遷移，方向?yàn)橛勺笙蛴?，即由a到b；③KClO3氧化法的最大不足之處在于，生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氯氣。16．（2014·全國(guó)高考真題）次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性，回答下列問題：（4）(H3PO2)也可以通過電解的方法制備．工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別只允許陽(yáng)離子、陰離子通過):①寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式___________；②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因___________；③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是___________雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是___________?！敬鸢浮浚?）①4OH--4e-=O2↑+2H2O；②陽(yáng)極室的H+穿過陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2；③PO43-；H2PO2-或H3PO2被氧化【解析】（4）①由于陽(yáng)極中陰離子為硫酸根離子、氫氧根離子和H2PO2-，其中放電能力最強(qiáng)的是氫氧根離子，則陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH--4e-=O2↑+2H2O；故答案為4OH--4e-=O2↑+2H2O；②產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因是因?yàn)椋宏?yáng)極室的H+穿過陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2，故答案為陽(yáng)極室的H+穿過陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2-穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3PO2③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣會(huì)把H2PO2-或H3PO2氧化成PO43-，產(chǎn)品中混有PO43-，故答案為PO43-；H2PO2-或H3PO2被氧化。17．（2013·重慶高考真題）化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。（2）電化學(xué)降解NO3-的原理如圖所示。①電源正極為__________（填A(yù)或B），陰極反應(yīng)式為________________。②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為____g?！敬鸢浮浚?）①A2NO3-+6H2O+10e-=N2↑+12OH-②14.4【解析】（2）①在Ag—Pt電極上NO3-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成了N2，Ag—Pt電極為陰極，則B為直流電源的負(fù)極，A為電源的正極；陰極的電極反應(yīng)式為2NO3-＋6H2O＋10e-=N2↑＋12OH-。②Ag—Pt電極的電極反應(yīng)式為2NO3-＋6H2O＋10e-=N2↑＋12OH-，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，右側(cè)放出N2的質(zhì)量為×28g/mol=5.6g、右側(cè)消耗0.4molNO3-同時(shí)生成2.4molOH-，為平衡電荷，有2molH+通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，故右側(cè)溶液減少的質(zhì)量為5.6g-2mol×1g/mol=3.6g；Pt電極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-=O2↑＋2H2O，當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，生成O2的質(zhì)量為×32g/mol=16g，同時(shí)有2molH＋通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，使左側(cè)溶液質(zhì)量減少16g+2mol×1g/mol=18g，故Δm左－Δm右=18g-3.6g=14.4g。18．（2012·重慶高考真題）尿素[CO（NH2）2]是首個(gè)由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物．（3）人工腎臟可采用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖2所示．①電源的負(fù)極為（填“A”或“B”）．②陽(yáng)極室中發(fā)生的反應(yīng)依次為