2022年高考化學(xué)微專(zhuān)題復(fù)習(xí)《雙極隔膜的電化學(xué)原理》

專(zhuān)題突破：2022年高考化學(xué)微專(zhuān)題復(fù)習(xí)《雙極隔膜的電化學(xué)原理》專(zhuān)題突破：“科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CCh水介質(zhì)電池，電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料。放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。”——節(jié)選自2020年全國(guó)高考理綜化學(xué)第12題。圖中用到了一種叫做“雙極隔膜''的結(jié)構(gòu)，這是什么呢？雙極隔膜2020雙極隔膜2020年全國(guó)高考理綜卷雙極膜(bipolarmembranes,BPM)是一種新型離子交換膜，提出于20世紀(jì)50年代，其膜主體可以分為陰離子交換層(anion*exchangelayer,AEL)、陽(yáng)離子交換層(cation-exchangelayer,CEL)和中間界面層，水解離催化劑被夾在中間的離子交換聚合物中。與傳統(tǒng)陰、陽(yáng)離子交換膜不同，雙極膜可以大幅度降低內(nèi)部電阻，同時(shí)水解離產(chǎn)物H和OH可在電場(chǎng)力的作用下快速if移到兩側(cè)溶液中，為膜兩側(cè)的半反應(yīng)(比如OER/HER)提供各自理想的pH條件。雙極膜的研究可追溯到上世紀(jì)50年代中期。上世紀(jì)50年代中期至80年代初期，這是雙極膜發(fā)展十分緩慢的時(shí)期，雙極膜僅是由兩片陰陽(yáng)離子膜直接壓制得到，性能很差，水分解電壓比理論壓降高幾十倍，當(dāng)時(shí)的研究是以水解離為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)室階段。從80年代初至90年代初，由于雙極膜制備技術(shù)的改進(jìn)，成功地研制了“涂層型''雙極膜，其性能大大提高，在制酸堿和脫硫技術(shù)方面得到了應(yīng)用。從90年代初至今，是雙極膜迅猛發(fā)展的時(shí)期，隨著對(duì)雙極膜工作過(guò)程機(jī)理的深入研究，從膜結(jié)構(gòu)、材料和制備過(guò)程上進(jìn)行改進(jìn)，使制得的雙極性膜在性能上有較大提高，其中主要是對(duì)陰膜和陽(yáng)膜接觸界面處導(dǎo)入催化劑層，出現(xiàn)了帶有中間“催化層”的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在國(guó)際市場(chǎng)上的BP-I型雙極膜就是這種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。我國(guó)的雙極膜研發(fā)工作從上世紀(jì)90年代才開(kāi)始，起步比較晚。1992年清華大學(xué)化工系開(kāi)展了雙極膜的應(yīng)用研究，采用的是國(guó)外雙極膜。隨后華東理工大學(xué)、上?；S、中國(guó)科技大學(xué)、國(guó)家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)中心等單位進(jìn)行了雙極膜的制備工作，但只得到少量的實(shí)驗(yàn)室樣品，

性能不好，均未得到實(shí)際應(yīng)用。直到2006年，核工業(yè)北京化工冶金研究院葛道才高工發(fā)明了單片型雙極膜，所制備的膜的性能可媲美國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，某些方面甚至超過(guò)它們,該制膜技術(shù)在北京廷潤(rùn)膜技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司得到實(shí)施，我國(guó)雙極膜已批量生產(chǎn)，結(jié)束了國(guó)內(nèi)沒(méi)有雙極膜的歷史。雙極膜的技術(shù)原理：1,雙極膜亦稱(chēng)雙極性膜，是特種離子交換膜，它是由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽(yáng)復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是在宜流電場(chǎng)的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的Hq解離成性能不好，均未得到實(shí)際應(yīng)用。直到2006年，核工業(yè)北京化工冶金研究院葛道才高工發(fā)明了單片型雙極膜，所制備的膜的性能可媲美國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，某些方面甚至超過(guò)它們,該制膜技術(shù)在北京廷潤(rùn)膜技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司得到實(shí)施，我國(guó)雙極膜已批量生產(chǎn)，結(jié)束了國(guó)內(nèi)沒(méi)有雙極膜的歷史。雙極膜的技術(shù)原理：1,雙極膜亦稱(chēng)雙極性膜，是特種離子交換膜，它是由一張陽(yáng)膜2、雙極膜是一種新型的離子交換復(fù)合膜，它通常由陽(yáng)離子交換層（N型膜）、中間界面親水層（催化層）和陰離子交換層（P型膜）復(fù)合而成，是真正意義上的反應(yīng)膜。中間界面層的厚度為納米級(jí)，在直流電場(chǎng)作用下，中間界面層的水發(fā)生解離，在膜兩側(cè)分別得到氫離子和氫氧根離子。利用這一特點(diǎn)，將雙極膜與其他陰陽(yáng)離子交換膜組合成的雙極膜電滲析系統(tǒng)，能夠在不引入新組分的情況下將水溶液中的鹽轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的酸和堿，這種方法稱(chēng)為雙極膜電滲析法。雙極膜技術(shù)改變了傳統(tǒng)工業(yè)分離和制備過(guò)程，雙極膜電滲析法不僅用于制備酸和O, * O, * , H,Z i-__I iBPM電解器驅(qū)動(dòng)水解離示意圖可別以為雙極膜只能用來(lái)出出高考題，用的好，它一樣是上頂刊的助力。近日，美國(guó)俄勒岡大學(xué)的ShannonW.Boettcher教授和SebastianZ.Oener博土等研究者在Scie〃ce雜志上發(fā)表論文，利用一種雙極膜電解器來(lái)定量研究多種金屬和金屬氧化物納米顆粒的水解離動(dòng)力學(xué).他們發(fā)現(xiàn)，金屬納米顆粒的水解離活性與堿性析氫反應(yīng)（HER）活性相關(guān)。而且，水解離催化劑層在雙極膜AEL-CEL界面的確切位置會(huì)極大地影響催化劑的活性。于是，他們?cè)诮缑媸褂么呋瘎╇p層一在酸性的CEL表面和堿性的AEL表面分別引入合適的水解離催化劑納米顆粒，實(shí)現(xiàn)了具有創(chuàng)記錄性能的雙極膜，水解離過(guò)電位低于10mV（20mA-cm）,純水雙極膜電解器在500mAynr電流密度下工作的電解電壓壓僅為?2.2V。

雙極膜水解離研究示意圖雙極膜水解離研究示意圖水的解離對(duì)于任何使用水作為反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)都非常重要，了解純水的解離機(jī)制，是幾十年來(lái)實(shí)驗(yàn)和理論的研究焦點(diǎn)。盡管雙極膜已在工業(yè)上進(jìn)行了小規(guī)模應(yīng)用，然而，其性能只能在低電流密度下穩(wěn)定，很少有人對(duì)雙極膜體系進(jìn)行系統(tǒng)研究，這也導(dǎo)致雙極膜的應(yīng)用缺乏理論基礎(chǔ)?！狧,0AEL雙極膜解離水示意圖—H,0AEL雙極膜解離水示意圖研究者設(shè)計(jì)了?種膜電極組件，將雙極膜壓在兩個(gè)剛性多孔集流體之間，組成雙極膜電解器,這種方法可以快速研究多種水解離催化劑（?30種材料）的雙極膜，并精確地測(cè)量每種催化劑的活性。0 2 4 6 8 101214pointofzerocharge(pH)000095。5O5C2211c、0 2 4 6 8 101214pointofzerocharge(pH)000095。5O5C2211c、CAE)E。viuotey0>E)zu,臂0 2 4 6 8101214pointofzerocharge(pH)氧化物納米粒了解離水的過(guò)電位和零電荷點(diǎn)acidHERcatalysts-60-50-40-30-20-100100806040200>Ecrnozro-ly:??Ir-TiO/IOcPtfc-YQ，欣RRl?-noticeRRvgnoQc,?TO/*OCMTOyfScPig/10cPW2is國(guó)lrO>ooOacidHERcatalysts-60-50-40-30-20-100100806040200>Ecrnozro-ly:??Ir-TiO/IOcPtfc-YQ，欣RRl?-noticeRRvgnoQc,?TO/*OCMTOyfScPig/10cPW2is國(guó)lrO>ooO864>E)E。ON芯一200MDO/10CacidOERcatalysts端案at10A丁(mV)100200300400500600"聯(lián)at10Ag"(mV)一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是，研究者利用雙極膜電解器證明了貴金屬納米顆粒的水解離活性與堿性條件下HER活性呈正相關(guān)。這與很多文獻(xiàn)報(bào)道中復(fù)合催化劑的性能提升策略相一致，比如，金屬氫氧化物(如氫氧化銀)對(duì)Pt等貴金屬進(jìn)行修飾可提高其堿性HER反應(yīng)活性；而實(shí)驗(yàn)中研究者已經(jīng)證實(shí)NiO(在水中羥基化)是一種優(yōu)良的水解離催化劑。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于高性能的電催化劑設(shè)計(jì)具有啟發(fā)意義。baseHERcatalysts4HQ+4e=2H)+4OH100-60-50-40-30-20-100。隈at10Ag"(mV) '/^at10Ag"(mV)相同納米粒子水解離和電催化反應(yīng)過(guò)電位比較研究者還發(fā)現(xiàn)，利用酸堿性環(huán)境對(duì)催化劑性能的影響，可以設(shè)計(jì)出雙層水解離催化劑，使表面的酸堿梯度與AEL/CEL界面在工作電流密度下的pH梯度相匹配，這樣能夠降低雙極膜的過(guò)電位，減少能量損失。通過(guò)極化曲線(xiàn)比較，即使在較大的電流密度下，雙極膜純水電解器和傳統(tǒng)陰、陽(yáng)離子交換膜電解器的性能相當(dāng)。

>)36e=0>04020BPMwithoutWDcatalyst100200300400500600700800currentdensity(mAcm2)>)36e=0>04020BPMwithoutWDcatalyst100200300400500600700800currentdensity(mAcm2)雙極膜電解器和傳統(tǒng)陰、陽(yáng)離子交換膜性能對(duì)比雙極膜系統(tǒng)可以靈活調(diào)節(jié)兩側(cè)的pH值，這為在陰陽(yáng)兩極需要不同酸堿性的裝置，如燃料電池、液流電池等提供了更多改進(jìn)的可能?！边@些結(jié)果提供了一個(gè)初步的模型，可以開(kāi)拓并推動(dòng)其在更多領(lǐng)域的研究"，Boettcher說(shuō)。高性能雙極膜也將促進(jìn)廢水處理、二氧化碳轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域的發(fā)展(開(kāi)篇提到的高考題，就是一個(gè)二氧化碳廢氣處理再利用的模型示例)。Boettcher說(shuō)，“我們希望這些研究能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，減少社會(huì)對(duì)化石燃料的依賴(lài)[題組強(qiáng)化訓(xùn)練】1,科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn—CCh水介質(zhì)電池。電池示意圖如下，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑。雙極隔膜雙極隔膜下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-+4OH===Zn(OH)B.放電時(shí)，1molC02轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2moiC.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)]===2Zn+03+401+211。D.充電時(shí)，正極溶液中OFT濃度升高答案：D

解析：由裝置示意圖可知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn—2e+4OH===Zn（OH）2~,A項(xiàng)正確；放電4時(shí)C02轉(zhuǎn)化為HCOOH,C元素化合價(jià)降低2,則1molCCh轉(zhuǎn)化為HCOOH時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2mol,B項(xiàng)正確；由裝置示意圖可知充電時(shí)正極（陽(yáng)極）產(chǎn)生02,負(fù)極（陰極）產(chǎn)生Zn,C項(xiàng)正確；充電時(shí)正極（陽(yáng)極）上發(fā)生反應(yīng)2HO—4e'==4H++Q3OFT濃度降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。.利用雙極膜制備磷酸和氫氧化鈉的原理如圖所示。已知雙極膜是一種復(fù)合膜，在直流電作用下，雙極膜中間界面內(nèi)水解離為H，和OH1并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò)。下列說(shuō)法正確的是（）陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)品室1陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)品室1原料室 產(chǎn)品室2 陰極區(qū)A.陰極區(qū)溶液的A.陰極區(qū)溶液的pH減小B.M膜為陰離子交換膜C.雙極膜中C.雙極膜中a為H+,b為OHD.若用鉛蓄電池為電源，則X極與Pb電極相連答案：B.某同學(xué)利用我國(guó)科學(xué)研究工作者發(fā)明的Zn-CO2可充電電池模擬對(duì)鐵表面電鍍銅，如圖所示。己知：放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Zn+CO2=ZnO+CO,充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：2ZnO=2Zn+O2雙極膜：陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的HzO解離成H+和OH-并分別通過(guò)陰膜和陽(yáng)膜，作為H+和OH-離子源。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是（）A池放電過(guò)程中，Ir@Au極可能有Hz產(chǎn)生A池充電過(guò)程中，Ir@Au極附近pH變小A池放電過(guò)程中，Zn極電極反應(yīng)為：Zn-2e+2OH=ZnO+H＜）B池電鍍過(guò)程中，硫酸銅溶液濃度保持不變命題意圖：以Zn-CCh可充電電池及電鍍?yōu)檩d體，考查電化學(xué)基礎(chǔ)，電極反應(yīng)式的判斷、電解質(zhì)溶液的判斷、濃度大小的判斷。答案：D解析：A.Zn可能與H2O形成原電池，產(chǎn)生H?,A項(xiàng)正確。B.A池充電過(guò)程中，Ir@Au極電極反應(yīng)式為：CO2+2e+2H'=CO+H2O,則附近pH變小，B項(xiàng)正確。C.通過(guò)總反應(yīng)式不難發(fā)現(xiàn)A池放電過(guò)程中，Zn極電極反應(yīng)正確，C項(xiàng)正確。D.電鍍過(guò)程中，采用的是粗銅，優(yōu)先放電的并非銅單質(zhì)，當(dāng)Zn單質(zhì)等雜質(zhì)放電時(shí)，陰極有CM+放電生成Cu單質(zhì)，溶液中硫酸銅溶液濃度會(huì)略有降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤。.雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽(yáng)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)水層中的山。解離成H+和0H-,并分別通過(guò)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。N,SO,溶液循環(huán)液NaBr溶液循環(huán)液Na2so,溶液情性電極\ J陰離子交換膜鹽室十交換室1雙極展-層水陰極液情性電極\ J陰離子交換膜鹽室十交換室1雙極展-層水陰極液一<雙極膜十交換室2^-1陽(yáng)極液出口1 出口1 出口2下列說(shuō)法正確的是（）A.出口2的產(chǎn)物為HBr溶液C.Br可從鹽室最終進(jìn)入陽(yáng)極液中答案：D出口3出口4出口5B.出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液D.陰極電極反應(yīng)式為2H++2e=H2f解析：A.電解時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，溶液中的Na+向陰極移動(dòng)，與雙極膜提供的氫氧根離子結(jié)合，出口2的產(chǎn)物為NaOH溶液，A錯(cuò)誤；B.電解時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，溶液中的Br-向陽(yáng)極移動(dòng)，與雙極膜提供的氫離子結(jié)合，故出口4的產(chǎn)物為HBr溶液，鈉離子不能通過(guò)雙極膜，故出口5不是硫酸，B錯(cuò)誤；C.結(jié)合選項(xiàng)B,Br-不會(huì)從鹽室最終進(jìn)入陽(yáng)極液中，C錯(cuò)誤；D.電解池陰極處，發(fā)生的反應(yīng)是物質(zhì)得到電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)，水解離成H+和OH-,則在陰極處發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e4H2f,D正確；答案選D。.可充電水系Zn—CO2電池用鋅和催化劑材料作兩極，電池工作示意圖如下圖所示，其中雙極膜是由陽(yáng)膜和陰膜制成的復(fù)合膜，在直流電場(chǎng)的作用下，雙極膜復(fù)合層間的HzO電離出的H+和OH-可以分別通過(guò)膜移向兩極。下列說(shuō)法不正琥的是（）<3>雙瞬雙瞬A.放電時(shí)，電極a為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.放電時(shí)，b極的電極反應(yīng)為：CO2+2H++2kHeOOHC.充電時(shí)，若電路中通過(guò)lmole-m05molHCOOHKft>JCO2D.充電時(shí),水電離出的氫離子在陰極放電，陰極區(qū)溶液pH增大答案：D解析：A.放電時(shí)a作負(fù)極，故充電時(shí)應(yīng)接電源的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確;B.放電時(shí)，b極為正極，山圖中可知，二氧化碳在酸性條件下生成甲酸，電極反應(yīng)為：C02+2H++2e-=HCOOH,故B正確:C.充電時(shí)，HCOOH—2e-=CO2+2H+,若電路中通過(guò)Imole-,則有0.5molHCOOH轉(zhuǎn)化為CO2,故C正確;D.充電時(shí)，水電離出的氫離子在陰極放電，多余的氫氧根離子會(huì)進(jìn)入雙極膜復(fù)合層間，陰極區(qū)溶液pH不變，故D錯(cuò)誤；故選D。.雙極膜電滲析一步法鹽制酸堿的技術(shù)進(jìn)入到了工業(yè)化階段，某科研小組研究采用BMED膜堆（如圖所示），模擬以精制濃海水為原料宜接制備酸和堿。BMED膜堆包括陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜（a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(shuō)法正確的是（）II|HQNa2soiII|HQNa2soitA.電極Y連接電源的正極，發(fā)生還原反應(yīng)b.1口排出的是混合堿，n口排出的是淡水C.電解質(zhì)溶液采用Na2sO,溶液可避免有害氣體的產(chǎn)生D.a左側(cè)膜為陽(yáng)離子交換膜，c為陰離子交換膜答案：C解析：A.氫氧根離子向左側(cè)移動(dòng)，這說(shuō)明電極Y為陰極，所以電極Y連接電源的負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤;B.濃海水中的氯離子向左側(cè)移動(dòng)，鈉離子向右側(cè)移動(dòng)；雙極膜中，氫離子向右側(cè)遷移、氫氧根離子向左側(cè)遷移，因此n口排出的是淡水，I口排出的是鹽酸、in口排出的是堿液，故b錯(cuò)誤;C由于氯離子放電會(huì)產(chǎn)生有毒的氣體氯氣，加入Na2s04溶液，目的是增加溶液的導(dǎo)電性，氯離子移向1室，氫離子通過(guò)a移向1室，在I室得到HC1,可避免有害氣體的產(chǎn)生，故C正確;D.鈉離了?移向m室，c為陽(yáng)離子交換膜，氫氧根離子向左側(cè)移動(dòng)，所以a左側(cè)膜為陰離子交換膜，故D錯(cuò)誤。故選C。.雙極膜(BP)是陰、陽(yáng)復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的HQ解離成H+和OH一,作為H，和OFT離子源。利用雙極膜電滲析法電解食鹽水可獲得淡水、NaOH和HC1,其工作原理如圖所示，M、N為離子交換膜。下列說(shuō)法不正碘的是( )?淡水illBPMH2OLEO濃NaCE溶液二iTf?淡水illBPMH2OLEO濃NaCE溶液二iTf陽(yáng)極室陰極室鹽室A,相同條件下，不考慮氣體溶解，陰極得到氣體體積是陽(yáng)極兩倍.電解過(guò)程中Na卡向左遷移，N為陰離子膜C.若去掉雙極膜(BP),陽(yáng)極室會(huì)有Cb生成D.電解結(jié)束后，陰極附近溶液酸性明顯增強(qiáng)答案：D解析：A.陰極室氫離子得電子生成氫氣，發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-=H?T，陽(yáng)極反應(yīng)為40H-—4e-=O2T+2H2O,轉(zhuǎn)移相同物質(zhì)的量的電子，生成氫氣的體積是生成氧氣體積的兩倍，故A正確；B.陰極生成氫氧化鈉，鈉離子向左穿過(guò)M進(jìn)入陰極室，所以M為陽(yáng)離子交換膜，N為陰離子交換膜，故B正確；C.若去掉雙極膜(BP),氯離子進(jìn)入陽(yáng)極室陽(yáng)放電生成氯氣，故C正確：D.陰極室氫離子得電子生成氫氣，發(fā)生的反應(yīng)為2%+如=%1，氫離子被消耗，酸性減弱，故D錯(cuò)誤；題目要求選錯(cuò)誤選項(xiàng)，故選D8.研究人員采用雙極膜將酸-堿電解液隔離，實(shí)現(xiàn)MnO2/Mil?+和Zn/ZMOH^-的兩個(gè)溶解/沉積電極氧化還原反應(yīng)，研制出新型高比能液流電池，其放電過(guò)程原理示意圖如下：

K2s0$溶液K2s0$溶液下列說(shuō)法不正確的是()A.放電過(guò)程中，總反應(yīng)方程式為Zn+Mn02+40H-+4H+===Zn(OH)2-+Mn2++2H02.放電過(guò)程中，當(dāng)ImolZn參與反應(yīng)時(shí)，理論上有4moiK+發(fā)位核C.充電過(guò)程中，陰極的電極反應(yīng)為Zn(OH>2-+2e===zn*4OH-D.充電過(guò)程中，右側(cè)池中溶液pH逐漸減小答案：B.目前海水液化可采用雙極膜電液析法、同時(shí)獲得副產(chǎn)品，其模擬工作原理如圖所示。其中雙極膜(BP)是陰、陽(yáng)復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的比0解離成HaOH-作為H+相OH?源mn為離r交換膜,卜列說(shuō)法正確的是X電極淡水MitlNBPY電極ilX電極淡水MitlNBPY電極illIh2o-*h2o濃NaCl二溶液二h2o-鹽室A.X電極為電解池的陰極，該電極反應(yīng)式為：2H+-2l=h2TB.電了?流向：電源負(fù)極—X電極tY電極—電源正極C.電路中每轉(zhuǎn)移Imol電子，X、Y兩極共得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下16.8L的氣體D.M為陽(yáng)離子交換膜，A室獲得副產(chǎn)品NaOH；若去掉B室雙極膜，B室產(chǎn)物不變答案：c解析：A.電解池中陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，故X電極為陰極，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2T.選項(xiàng)A錯(cuò)誤：B.電子流向：電源負(fù)極—陰極X電極、陽(yáng)極Y電極-電源正極，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C.陰極反應(yīng)為2H++2e-H2t，陽(yáng)極反應(yīng)為：40田402廿2H2。，當(dāng)電路中通過(guò)Imol電子時(shí)，陰極得到0.5molH2,陽(yáng)極得到0.25molCh,兩極一共得到氣體為0.5mol+0.25moi=0.75mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下16.8L的氣體，選項(xiàng)C正確；D.電解池中，電解時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，因此M為陽(yáng)離子交換膜，A室獲得副產(chǎn)品NaOH；若去掉雙極膜（BP）,則C「會(huì)在陽(yáng)極失去電子，生成CL,在陽(yáng)極室會(huì)有C12生成，，B室產(chǎn)物發(fā)生變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案選C。.雙極膜（CM/AM）在電場(chǎng)作用下能將水解離為H+e‘°h,用硒腹電解植電解.（G^H）溶液制備糠醇（G^OH）和糠酸鹽（時(shí)，MnCh/MnOOH在電極O O與糠醛之間傳遞電子，電解過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A,雙極膜將水解離為H+和°h1陽(yáng)程臺(tái)理變化C.生成糠酸鹽的反應(yīng)為^^「H+MnOz+OH-= +MnOOHD.電解過(guò)程中，雙極膜O O右側(cè)溶液的pH降低答案：C.在直流電場(chǎng)作用下，雙極膜能將水解離為H+和OH,并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò)。工業(yè)上用雙極膜電解槽電解糠醛溶液同時(shí)制備糠醇和糠酸鹽，電解時(shí)，MnO2/MnOOH在電極與糠醛之間傳遞電子，電解過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（）A.A神解雙極腹電極AA.A神解雙極腹電極A接直流電源的負(fù)極B.若制得lmolQ\xOH,理論上轉(zhuǎn)移2moi的電子B.生成糠酸鹽的反應(yīng)為:C.+2MnO2生成糠酸鹽的反應(yīng)為:C.+2MnO2+OH-=0°+2MnOOHD-雙極膜的作用是通電時(shí)將水解離為H+"°H-+答案：D.在直流電場(chǎng)作用下，雙極膜能將水解離為H+和OH，并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò)。工業(yè)上用雙極膜電解槽電解棣醛溶液同時(shí)制備糠醇和糠酸鹽，電解時(shí)，MnCh/MnOOH在電極與糠醛之間傳遞電子,電解過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（）ANi電解過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是（）ANiimCMC&\CH70H^糠酩&\CH70H^糠酩'I*撇解陰極室雙極膜一糠酸監(jiān)犍的r廠H.OHC”、0，陽(yáng)極室A接直流電源的負(fù)極，糠醛得到電子被還原為糠醇B.電解時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為MnOOH-e-+OH-=MnO2+H2OB.生成糠酸鹽的反應(yīng)為:C.+2MnO2+OH-生成糠酸鹽的反應(yīng)為:C.+2MnO2+OH-=+2MnOOHD-通電時(shí)雙極膜將水解離為h+何向陰極室力向移動(dòng)答案：D

.糠醛氧化制備糠酸是綜合利用糠醛資源的一個(gè)重要途徑。在直流電場(chǎng)作用下，雙極膜（BMP）將水解離為田和0H,并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò)。工業(yè)上用雙極膜電解槽電解糠醛溶液同時(shí)制備糠醇和糠酸鹽，電解時(shí)，MnCh/MnOOH在電極與糠醛之間傳遞電子，電解過(guò)程如圖所示，下列說(shuō)法不正琥的是（）A.A為直流電源的負(fù)極，糠醛在陰極表面得到電子被氧化為糠醇B.通電時(shí)雙極性膜將水解離為H+*'°h-H+向陰極《力響"動(dòng)C.生成糠酸的反應(yīng)為:0C.生成糠酸的反應(yīng)為:0+2MnCh+OH-1II_^+2MnOOHD.電解時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為MnOOH-e=MnO2+H+答案：A解析：A.根據(jù)圖示可知：A為直流電源的負(fù)極，糠醛在陰極表面得到電了?被還原為糠醉，A錯(cuò)誤;B.根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，通電時(shí)雙極性膜將水解離為H+和。H-M離FH+同?曲荷較多的陰極室方向移動(dòng)，B正確：C.在陽(yáng)極室，糠醛失去電子被氧化為糠酸，反應(yīng)方程式為:__ 0CHO+2MnO2+OH->^^」_(>+2MnOOH,C正確;D.電解時(shí)，陽(yáng)極上MnOOH失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生MnCh,所以陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為MnOOH-e-MnO2+H+, 故合《即8aA14.利用光能分解水的裝置如圖，在直流電場(chǎng)作用下，雙極性膜將水解離為H+和OH,并實(shí)現(xiàn)其定向通過(guò)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）光照A.光電池能將光能轉(zhuǎn)化為電能B.陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H2O-4e-FH+22TC.雙極性膜能控制兩側(cè)溶液的酸堿性不同D.再生池中發(fā)生的反應(yīng)為：2V2++2H+=2V3++H答案：B解析：A.由圖可知，該裝置將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并分解水，選項(xiàng)A正確：B.光照過(guò)程中陽(yáng)極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為：4OH^=2H2O+O2T，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；Q雙極性膜可將水解離為H+和由圖可知’H+進(jìn)入陰極，°H-進(jìn)入陽(yáng)極’則雙極性膜可控制其兩側(cè)溶液分別為酸性和堿性’選項(xiàng)C正確：D.根據(jù)以上分析，再生的反應(yīng)方程式為2V2++2H+=2V3++H23選項(xiàng)D正確；答案選B。15.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(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜（A、D）o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0H。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）'A'B''A'B'CD'Na2SO4H2O濃海水H2ONa2SO4溶液 溶液電極b電極aA.電極a連接電源的正極B.B為陽(yáng)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.11口排出的是淡水答案：B解析：根據(jù)題干信息確定該裝置為電解池，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，所以電極a為陽(yáng)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(guò)B膜到左側(cè)形成酸，B為陰離子交換膜，B錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液采用Na2s04溶液，電解時(shí)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(yáng)離子透過(guò)兩側(cè)交換膜向兩側(cè)移動(dòng)，淡水從H口排出，D正確。16.利用雙極膜制備磷酸和氫氧化鈉的原理如圖所示。已知雙極膜是一種復(fù)合膜，在直流電作用下，雙極膜中間界面內(nèi)水解離為H+和°h-并實(shí)現(xiàn)院砌士網(wǎng)說(shuō)卻匐恨陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)品室1 原料室產(chǎn)品室2陰極區(qū)A.若用鉛蓄電池為電源，則X極與Pb電極相連B.雙極膜中a為H+Moh-C.陰極區(qū)溶液pH減小D.M膜為陰離子交換膜，N膜為陽(yáng)離子交換膜答案：D解析：A.鉛蓄電池中Pb為負(fù)極，PbCh電極為正極，X極應(yīng)與PbCh相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B.電解池中陰離子向陽(yáng)極遷移，陽(yáng)離子向陰極遷移，所以雙極膜中a為OH]b為H+,B項(xiàng)錯(cuò)誤；C.陰極電極反應(yīng)為2H++2^=73每轉(zhuǎn)移Imol電子，消耗lmolH+,此時(shí)雙極膜又產(chǎn)生因陰極區(qū)電解液未知，無(wú)法確定陰極區(qū)溶液pH變化情況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D.M膜為陰離子交換膜，原料室中H?P0」通過(guò)M膜進(jìn)入產(chǎn)品室1,與雙極膜產(chǎn)生的H+結(jié)合生成H3P04,N膜為陽(yáng)離子交換膜，原料室中Na+通過(guò)N膜進(jìn)入產(chǎn)品室2,與雙極膜產(chǎn)生的0田結(jié)合生成NaOH,D項(xiàng)正確。故選D。.一種新型Zn-CO?水介質(zhì)電池，為解決環(huán)境和能源問(wèn)題提供了一種新途徑，其工作示意圖如下。

下列說(shuō)法不正確的是A.下列說(shuō)法不正確的是A.放電時(shí)，金屬鋅為負(fù)極B.放電時(shí)，溫室氣體CO?被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)HCOOHC.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2Zn(OH)j-=2Zn+O2T+40H-2H。2[).充電時(shí)，雙極隔膜產(chǎn)生的h+向右側(cè)正極室移動(dòng)答案：D.聚合硫酸鐵｛PFS,[Fe4(0H)2n(SO4)(6-n)]m｝是一種性能優(yōu)越的無(wú)機(jī)高分子混凝劑，利用雙極膜(BP)(由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成，在直流電場(chǎng)作用下將水分子解離成OH*仔MH+和OH一離子源)電滲析法制備PFS的裝置如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是()一-室3室4

產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品產(chǎn)品i’w單汨…斗::室10SO4ffl::室1^4X極上發(fā)生的電極反應(yīng)為40HLz。2什2H2?！笆?”和“室3”得到H2s。4和K2s04的混合液“室2”和“室4”產(chǎn)品為濃PFSD,雙極膜向“室2”和“室4”中提供OH答案：B.雙極膜是一種復(fù)合膜，在直流電場(chǎng)的作用下，復(fù)合層間的H0解離成H+和OH",并實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)。該技術(shù)對(duì)淡水缺乏的地區(qū)有重大的意義，下圖利用雙極膜組合電解法模擬海水淡化，下列說(shuō)法正確的是()

A.Y極接電源的正極B.電路中通過(guò)0.1mol電子時(shí)，則NaCl溶液質(zhì)量減少5.85gC.OH移向雙極膜的右側(cè)D.X極的電極反應(yīng)式為：4OH+4e=O21+2HO.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H）O解離為h+和oh/并在直流電場(chǎng)作用卜分別同兩極迂移下列說(shuō)法正確的是電源鉛電極ooIIII_HO-C—C—鉛電極ooIIII_HO-C—C—OU（乙二酸）oIIHO-CH2OIH++OH,（乙醛酸）飽和乙二酸溶液石墨電極雙極膜乙二醛+KBr酸溶液A.KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用OO OOB.陽(yáng)極上的反應(yīng)式為： IIII+2H++2e=IIII+H20ho-c-c-ohho-C-C-hC.制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子D,雙極膜中間層中的H+在外電場(chǎng)作用卜向鉛電極,淌訊答案：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,Br?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