2024屆高考一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)35　多池串聯(lián)與“隔膜”電化學(xué)裝置

課時(shí)分層作業(yè)(三十五)多池串聯(lián)與“隔膜”電化學(xué)裝置一、選擇題(每小題有一個(gè)或兩個(gè)選項(xiàng)符合題目要求)1．某實(shí)驗(yàn)小組用石墨作電極進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)觀察到：a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，并局部褪色；c處無(wú)明顯變化。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)極為陰極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b極為陽(yáng)極，涉及的反應(yīng)有2Cl－－2e－=Cl2↑、Cl2＋H2O?HCl＋HClOC．電解過(guò)程中，a點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn)電勢(shì)，所以電子由a點(diǎn)移向c點(diǎn)D．c處發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－=Fe2+2．(2022·石家莊模擬)NaBH4燃料電池具有電壓高、能量密度大等優(yōu)點(diǎn)。以該燃料電池為電源電解精煉銅的裝置如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．離子交換膜應(yīng)為陽(yáng)離子交換膜，Na＋由左極室向右極室遷移B．該燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2OC．電解池中的電解質(zhì)溶液可以選擇CuSO4溶液D．每消耗2.24LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，A電極的質(zhì)量減輕12.8g3．(2022·石家莊模擬)1，5-戊二胺()是生物法制備尼龍材料的重要原料，利用雙極膜(BPM)電滲析產(chǎn)堿技術(shù)可將生物發(fā)酵液中的1，5-戊二胺硫酸鹽(含和SOeq\o\al(2-,4))轉(zhuǎn)換為1，5-戊二胺，實(shí)現(xiàn)無(wú)害化提取，工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)極的電勢(shì)比b極的低B．m膜為陽(yáng)離子交換膜，n膜為陰離子交換膜C．電解過(guò)程中，H2SO4極室溶液的pH逐漸減小D．b極區(qū)每生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，理論上可生成2mol1，5-戊二胺4．(2022·海口模擬)我國(guó)科技工作者設(shè)計(jì)了一種電解裝置，能將甘油(C3H8O3)和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甘油醛(C3H6O3)和合成氣，原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．催化電極b與電源正極相連B．電解時(shí)催化電極a附近的pH增大C．電解時(shí)陰離子透過(guò)交換膜向b極遷移D．生成的甘油醛與合成氣的物質(zhì)的量相等5．(2022·武漢模擬)工業(yè)上利用電滲析法制取次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]的原理如圖所示：已知：Co(H2PO2)2溶液在強(qiáng)堿性條件下通過(guò)自身催化發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍍鈷。下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)為電源的負(fù)極B．陽(yáng)極的電極反應(yīng)：Co－2e－＋2H2POeq\o\al(－,2)=Co(H2PO2)2C．膜Ⅰ與膜Ⅳ均為陽(yáng)離子交換膜D．Co(H2PO2)2溶液化學(xué)鍍鈷過(guò)程中可能發(fā)生反應(yīng)：Co2+＋H2POeq\o\al(－,2)＋3OH－=Co＋HPOeq\o\al(2-,3)＋2H2O6．(2022·濟(jì)南模擬)采用電滲析法可以從含NH4H2PO4和(NH4)2HPO4的廢水中回收NH3·H2O和H3PO4，電解裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．X電極應(yīng)連電源的正極B．M口處回收產(chǎn)生的濃氨水C．隔膜ab為陽(yáng)離子交換膜，隔膜cd為陰離子交換膜D．電解一段時(shí)間后，產(chǎn)生的NH3·H2O和H3PO4的物質(zhì)的量相等7．工業(yè)上常采用電滲析法從含葡萄糖酸鈉(用GCOONa表示)的廢水中提取化工產(chǎn)品葡萄糖酸(GCOOH)和燒堿，模擬裝置如圖所示(電極均為石墨)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．交換膜1、2分別為陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜B．a(chǎn)極為陰極，b極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．一段時(shí)間后，a、b極上產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為8∶1D．電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，理論上回收40gNaOH8．(2022·杭州模擬)實(shí)驗(yàn)室以某燃料電池為電源模擬工業(yè)上用電解法治理亞硝酸鹽對(duì)水體的污染的裝置如圖所示，電解過(guò)程中Fe電極附近有N2產(chǎn)生。下列說(shuō)法不正確的是()A．電解過(guò)程中，裝置A中Fe電極附近溶液顏色變化為無(wú)色→黃色→淺綠色B．b電極的電極反應(yīng)式：2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2OC．裝置B的中間室中的Na＋移向右室，Cl－移向左室D．1mol甲醇參加反應(yīng)時(shí)，整個(gè)裝置能產(chǎn)生0.6molN2二、非選擇題9．(2022·滄州檢測(cè))采用電化學(xué)方法以SO2和Na2SO3為原料制取硫酸的裝置如圖所示(A、B為多孔石墨電極，C、D為惰性電極)。甲乙請(qǐng)回答：(1)甲為_(kāi)_______(填“原電池”或“電解池”)。(2)A、C電極的電極反應(yīng)式分別為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________________、____________________________________________________________________。(3)膜2為_(kāi)_______離子交換膜，X為_(kāi)_______。(4)用該裝置制取1molH2SO4，需消耗O2________mol。課時(shí)分層作業(yè)（三十五）1．C[A.該電解池中，a、d作陰極，而b、c作陽(yáng)極，所以a是陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；B.b極為陽(yáng)極，b處氯離子放電生成氯氣，氯氣和水能發(fā)生反應(yīng)生成HCl、HClO，涉及的反應(yīng)有2Cl－－2e－=Cl2↑、Cl2＋H2O?HCl＋HClO，故B正確；C.該電解池中，a、d作陰極，而b、c作陽(yáng)極，電流從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方，由此a點(diǎn)電勢(shì)低于c點(diǎn)電勢(shì)，但電子不能通過(guò)溶液，不能由a點(diǎn)移向c點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；D.c為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－=Fe2+，故D正確。]2．D[根據(jù)圖示可推知左池中左側(cè)電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為BHeq\o\al(－,4)＋8OH－－8e－=BOeq\o\al(－,2)＋6H2O，右側(cè)電極為正極，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－；右池中A為陽(yáng)極，B為陰極。精煉銅時(shí)，A為粗銅，溶解的不只是Cu，還可能有其他金屬，減輕質(zhì)量不一定為12.8g，D錯(cuò)誤。]3．D[根據(jù)工作原理圖，可知生物發(fā)酵液中通過(guò)m膜進(jìn)入產(chǎn)品室，a極附近BPM中的OH－進(jìn)入產(chǎn)品室，兩者發(fā)生反應(yīng)生成1，5-戊二胺，則a極為陰極，發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，陰極的電勢(shì)比陽(yáng)極的低，A項(xiàng)正確；生物發(fā)酵液中的通過(guò)m膜進(jìn)入產(chǎn)品室，則m膜為陽(yáng)離子交換膜，b極為陽(yáng)極，則生物發(fā)酵液中的SOeq\o\al(2-,4)通過(guò)n膜進(jìn)入H2SO4室，則n膜為陰離子交換膜，B項(xiàng)正確；b極為陽(yáng)極，b極附近BPM中的H＋進(jìn)入H2SO4室，使溶液pH逐漸減小，C項(xiàng)正確；b極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，則b極區(qū)每生成11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2mol，有1mol進(jìn)入產(chǎn)品室，可生成1mol1，5-戊二胺，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]4．D[根據(jù)圖示，催化電極b上發(fā)生還原反應(yīng)：2CO2＋2e－=CO＋COeq\o\al(2-,3)，H2O＋2e－＋CO2=H2＋COeq\o\al(2-,3)，則電極b為陰極，與電源負(fù)極相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；催化電極a上發(fā)生氧化反應(yīng)：C3H8O3－2e－=C3H6O3＋2H＋，電極a周?chē)鷆(H＋)增大，pH減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電極a為陽(yáng)極，電極b為陰極，電解時(shí)陰離子透過(guò)陰離子交換膜向陽(yáng)極a極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由陽(yáng)極反應(yīng)，生成1mol甘油醛轉(zhuǎn)移2mol電子，由陰極反應(yīng)，生成1mol合成氣轉(zhuǎn)移2mol電子，根據(jù)電解時(shí)各電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，則陽(yáng)極生成的甘油醛與陰極生成的合成氣的物質(zhì)的量相等，D項(xiàng)正確。]5．CD[以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用電滲析法制備次磷酸鈷，原料室中H2POeq\o\al(－,2)通過(guò)膜Ⅲ、膜Ⅱ進(jìn)入產(chǎn)品室，則膜Ⅱ、膜Ⅲ均為陰離子交換膜，M為陽(yáng)極，陽(yáng)極上Co失去電子生成Co2+，Co2+通過(guò)膜Ⅰ進(jìn)入產(chǎn)品室；N為陰極，陰極上H2O得到電子生成H2，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑。a為電源的正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；M為陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)為Co－2e－=Co2+，Co2+通過(guò)膜Ⅰ進(jìn)入產(chǎn)品室，發(fā)生反應(yīng)：Co2+＋2H2POeq\o\al(－,2)=Co(H2PO2)2，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]6．C[由圖示可知，左側(cè)電極室通入稀氨水，說(shuō)明左側(cè)電極室的產(chǎn)品為NH3·H2O，則廢水中的NHeq\o\al(＋,4)通過(guò)隔膜ab進(jìn)入左側(cè)電極室，發(fā)生反應(yīng)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O，故隔膜ab為陽(yáng)離子交換膜，X電極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，則X電極為陰極，與電源的負(fù)極相連，右側(cè)電極室的產(chǎn)品為H3PO4，廢水中的H2POeq\o\al(－,4)、HPOeq\o\al(2-,4)經(jīng)過(guò)隔膜cd進(jìn)入右側(cè)電極室，與H＋結(jié)合形成H3PO4，故隔膜cd為陰離子交換膜，Y電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋。]7．AC[根據(jù)圖示知，a極區(qū)氫氧化鈉溶液濃度增大，說(shuō)明生成了NaOH，鈉離子向a極區(qū)遷移，a極為陰極，交換膜1為陽(yáng)離子交換膜，b極區(qū)生成GCOOH，說(shuō)明GCOO－向b極區(qū)遷移，b極為陽(yáng)極，交換膜2為陰離子交換膜，A項(xiàng)錯(cuò)誤；a極為陰極，b極為陽(yáng)極，b極上發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)正確；a極反應(yīng)為4H2O＋4e－=4OH－＋2H2↑，b極反應(yīng)為2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，a、b極上產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之比為1∶8，C項(xiàng)錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上回收1molNaOH，質(zhì)量為40g，D項(xiàng)正確。]8．AD[根據(jù)題意，裝置A是電解池，裝置B是原電池。裝置B中b電極上NOeq\o\al(－,3)得電子轉(zhuǎn)化為N2，b電極為正極，則a電極為負(fù)極，進(jìn)而推知裝置A中Fe電極是陽(yáng)極。A項(xiàng)，電解過(guò)程中，裝置A中Fe電極發(fā)生的反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2+，然后Fe2+和NOeq\o\al(－,2)發(fā)生反應(yīng)2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6Fe2+=N2↑＋6Fe3+＋4H2O，F(xiàn)e電極附近溶液顏色變化為無(wú)色→淺綠色→黃色，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，b電極為正極，正極上NOeq\o\al(－,3)得電子生成N2，電極反應(yīng)式為2NOeq\o\al(－,3)＋10e－＋12H＋=N2↑＋6H2O，正確；C項(xiàng)，根據(jù)原電池中離子移動(dòng)方向判斷，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，正確；D項(xiàng)，a電極的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋H2O=CO2↑＋6H＋，1molCH3OH參加反應(yīng)時(shí)，裝置B中能產(chǎn)生0.6molN2，電路中通過(guò)6mol電子，裝置A中能產(chǎn)生0.5molN2，整個(gè)裝置共產(chǎn)生1.1molN2，錯(cuò)誤。]9．解析：根據(jù)裝置圖可知，左側(cè)裝置為原電池，右側(cè)裝置為電解池，“膜2”右側(cè)逸出H2，則D為陰極，電極反應(yīng)為2HSOeq\o\al(－,3)＋2e－=H2↑＋2SOeq\o\al(2-,3)，則電解裝置中中間室內(nèi)的Na＋穿過(guò)“膜2”進(jìn)入右室，故X為Na2SO3，膜2為陽(yáng)離子交換膜，C為陽(yáng)極，電極反應(yīng)為H