2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義人教版高考化學(xué)大單元四　第十章　第43講　電解原理應(yīng)用新拓展含答案

2025步步高大一輪復(fù)習(xí)講義人教版高考化學(xué)第43講電解原理應(yīng)用新拓展[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.深化對(duì)電解原理及規(guī)律的理解，提升應(yīng)用電解原理綜合分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。2.熟知電解原理創(chuàng)新試題的呈現(xiàn)方式及問(wèn)題設(shè)置，總結(jié)解答此類問(wèn)題的一般方法及規(guī)律。1．電解原理常見(jiàn)的考查點(diǎn)電解原理及應(yīng)用是高考高頻考點(diǎn)，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以裝置圖或流程圖為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽(yáng)極的判斷、電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式的書(shū)寫、溶液離子濃度變化及有關(guān)計(jì)算等。2．“5點(diǎn)”突破電解綜合應(yīng)用題(1)分清陰、陽(yáng)極，與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極反應(yīng)為“陽(yáng)氧陰還”。(2)剖析離子移向，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極。(注意離子交換膜會(huì)限制某些離子的移動(dòng)方向)(3)注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|(zhì)。(4)注意介質(zhì)，正確判斷反應(yīng)產(chǎn)物，酸性介質(zhì)不出現(xiàn)OH－，堿性介質(zhì)不出現(xiàn)H＋；不能想當(dāng)然地認(rèn)為金屬作陽(yáng)極，電極產(chǎn)物為金屬陽(yáng)離子。(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書(shū)寫電極反應(yīng)式。類型一電解與物質(zhì)制備1．(2023·浙江1月選考，11)在熔融鹽體系中，通過(guò)電解TiO2和SiO2獲得電池材料(TiSi)，電解裝置如圖，下列說(shuō)法正確的是()A．石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．電極A的電極反應(yīng)：8H＋＋TiO2＋SiO2＋8e－=TiSi＋4H2OC．該體系中，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)D．電解時(shí)，陽(yáng)離子向石墨電極移動(dòng)答案C解析由圖可知，石墨優(yōu)先于Cl－參與反應(yīng)，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為陽(yáng)極，與電源正極相連，則電極A作陰極，TiO2和SiO2得到電子產(chǎn)生電池材料(TiSi)，電極反應(yīng)為TiO2＋SiO2＋8e－=TiSi＋4O2－。2．(2022·重慶，12)硝酮是重要的有機(jī)合成中間體，可采用“成對(duì)間接電氧化”法合成。電解槽中水溶液的主要成分及反應(yīng)過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．惰性電極2為陽(yáng)極B．反應(yīng)前后WOeq\o\al(2－,4)、WOeq\o\al(2－,5)數(shù)量不變C．消耗1mol氧氣，可得到1mol硝酮D．外電路通過(guò)1mol電子，可得到1mol水答案C解析惰性電極2，Br－被氧化為Br2，為陽(yáng)極，故A正確；WOeq\o\al(2－,4)、WOeq\o\al(2－,5)循環(huán)反應(yīng)，反應(yīng)前后WOeq\o\al(2－,4)、WOeq\o\al(2－,5)數(shù)量不變，故B正確；總反應(yīng)為氧氣把二丁基-N-羥基胺氧化為硝酮，1mol二丁基-N-羥基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧氣最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，消耗1mol氧氣，可得到2mol硝酮，故C錯(cuò)誤；外電路通過(guò)1mol電子時(shí)生成0.5molH2O2，H2O2最終生成水，根據(jù)氧原子守恒，可得到1mol水，故D正確。3．(2022·湖北，14)含磷有機(jī)物應(yīng)用廣泛。電解法可實(shí)現(xiàn)由白磷直接制備Li[P(CN)2]，過(guò)程如圖所示(Me為甲基)。下列說(shuō)法正確的是()A．生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移2mol電子B．陰極上的電極反應(yīng)為：P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－C．在電解過(guò)程中CN－向鉑電極移動(dòng)D．電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來(lái)自于LiOH答案D解析石墨電極為陽(yáng)極，對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為P4＋8CN－－4e－=4[P(CN)2]－，則生成1molLi[P(CN)2]，理論上外電路需要轉(zhuǎn)移1mol電子，A錯(cuò)誤；陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，應(yīng)該得電子，電極反應(yīng)式為2HCN＋2e－=H2↑＋2CN－，B錯(cuò)誤；石墨電極為陽(yáng)極，鉑電極為陰極，CN－應(yīng)該向陽(yáng)極移動(dòng)，即移向石墨電極，C錯(cuò)誤；由所給圖示可知HCN在陰極放電，產(chǎn)生CN－和H2，而HCN中的H來(lái)自于LiOH，則電解產(chǎn)生的H2中的氫元素來(lái)自于LiOH，D正確。類型二電解與分離、提純4．我國(guó)科學(xué)家以石墨烯殼層封裝鈷鎳納米粒子的“鎧甲”催化劑作電極，實(shí)現(xiàn)了合成氣中H2S雜質(zhì)的高效去除，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．x為電源負(fù)極，陰極區(qū)溶液的pH增大B．為同時(shí)實(shí)現(xiàn)氫氣和硫粉的分離與回收，隔膜為陽(yáng)離子交換膜C．陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為H2S－2e－=S↓＋2H＋D．通電一段時(shí)間后，陰極區(qū)的溶液可以補(bǔ)充到陽(yáng)極區(qū)，實(shí)現(xiàn)電解液的再生答案C解析據(jù)圖可知與電源y連接的電極上H2S發(fā)生氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為S，所以y為電源正極，x為電源負(fù)極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，所以陰極區(qū)溶液的pH增大，A正確；陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為H2S＋2COeq\o\al(2－,3)－2e－=S↓＋2HCOeq\o\al(－,3)，C錯(cuò)誤；通電一段時(shí)間后，陰極區(qū)得到氫氧化鈉溶液，陽(yáng)極區(qū)得到NaHCO3，NaHCO3溶液與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3，所以將陰極區(qū)溶液補(bǔ)充到陽(yáng)極區(qū)可實(shí)現(xiàn)電解液的再生，D正確。5．電解法常用于分離提純物質(zhì)，某混合物漿液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4?？紤]到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置(如圖)，使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液進(jìn)行回收利用(已知：2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O)，下列說(shuō)法不正確的是()A．陰極室生成的物質(zhì)為NaOH和H2B．陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O－4e－=4H＋＋O2↑C．a(chǎn)離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜D．當(dāng)外電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽(yáng)極室可生成1molCr2Oeq\o\al(2－,7)答案D解析電解時(shí)，陽(yáng)極上水中的氫氧根離子放電：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，故CrOeq\o\al(2－,4)通過(guò)陰(b)離子交換膜向陽(yáng)極移動(dòng)，因2CrOeq\o\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋H2O為可逆反應(yīng)，故外電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陽(yáng)極室生成的Cr2Oeq\o\al(2－,7)小于1mol；陰極上水中的氫離子放電：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，混合物漿液中的Na＋通過(guò)陽(yáng)(a)離子交換膜進(jìn)入陰極，故陰極反應(yīng)生成H2和NaOH。類型三電解與“三廢”治理6．(2021·遼寧，13)利用(Q)與(QH2)電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離CO2的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過(guò)膜電極，溶液不能通過(guò)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為電源負(fù)極B．溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變C．CO2在M極被還原D．分離出的CO2從出口2排出答案C解析由題干信息可知，M極發(fā)生的是由(Q)轉(zhuǎn)化為(QH2)的還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)式為＋2H2O＋2e－=＋2OH－，故與M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為－2e－=＋2H＋，b極為電源正極，據(jù)此分析解題。由分析可知，溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變，B正確；CO2在M極發(fā)生的反應(yīng)為CO2＋OH－=HCOeq\o\al(－,3)，C錯(cuò)誤；在M極上生成的HCOeq\o\al(－,3)，向陽(yáng)極移動(dòng)，N極上發(fā)生的反應(yīng)為HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=H2O＋CO2↑，故分離出的CO2從出口2排出，D正確。課時(shí)精練1．利用廢料Ce2O3制備Ce(SO4)2的工作原理如圖，下列說(shuō)法不正確的是()A．電極b為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電解總反應(yīng)方程式：Ce2O3＋8H＋eq\o(=,\s\up7(電解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑C．離子交換膜為陰離子交換膜D．X可以是H2SO4溶液答案C解析由圖可知，與直流電源正極相連的電極a為陽(yáng)極，酸性條件下三氧化二鈰在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鈰離子和水，電極b為陰極，氫離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，則X為硫酸溶液，鈰離子通過(guò)陽(yáng)離子交換膜由陽(yáng)極室移向陰極室，電解的總反應(yīng)方程式為Ce2O3＋8H＋eq\o(=,\s\up7(電解))2Ce4＋＋3H2O＋H2↑。2.(2021·海南，9)液氨中存在平衡：2NH3NHeq\o\al(＋,4)＋NHeq\o\al(－,2)。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的液氨溶液為電解液，電解過(guò)程中a、b兩個(gè)惰性電極上都有氣泡產(chǎn)生。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．b電極連接的是電源的負(fù)極B．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式為2NH3＋2e－=H2↑＋2NHeq\o\al(－,2)C．電解過(guò)程中，陰極附近K＋濃度減小D．理論上兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1∶1答案B解析根據(jù)圖示可知，在b電極上產(chǎn)生N2，N元素失去電子化合價(jià)升高，所以b電極為陽(yáng)極，連接電源的正極，A錯(cuò)誤；a電極上產(chǎn)生H2，a電極為陰極，電極反應(yīng)式為2NH3＋2e－=H2↑＋2NHeq\o\al(－,2)，B正確；電解過(guò)程中，K＋會(huì)向陰極區(qū)定向移動(dòng)，最終導(dǎo)致陰極附近K＋濃度增大，C錯(cuò)誤；每產(chǎn)生1molH2，轉(zhuǎn)移2mol電子，每產(chǎn)生1molN2，轉(zhuǎn)移6mol電子，故陰極產(chǎn)生的H2與陽(yáng)極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量之比是3∶1，D錯(cuò)誤。3.1825年丹麥化學(xué)家?jiàn)W斯特用電解法以鉀汞齊還原無(wú)水氯化鋁得到鋁，從而發(fā)現(xiàn)了鋁。模擬裝置如圖所示(電極為惰性材料)。已知：電子由a極流向X極。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．b極為正極B．Cl－向Y極遷移C．Y極的電極反應(yīng)式為K(Hg)n－e－=K＋＋nHgD．轉(zhuǎn)移1mol電子，理論上析出18g鋁答案D解析在電解裝置中，電子由電源的負(fù)極流入陰極，所以a極為負(fù)極，X極為陰極，Y極為陽(yáng)極，b極為正極，A正確；在電解池中，陰離子向陽(yáng)極(Y極)遷移，B正確；Y極上鉀汞齊發(fā)生氧化反應(yīng)，C正確；析出1mol鋁時(shí)轉(zhuǎn)移3mol電子，即轉(zhuǎn)移1mol電子理論上析出9gAl，D錯(cuò)誤。4.(2023·濟(jì)南一模)電解K2MnO4水溶液制備KMnO4的裝置如圖所示。電解后測(cè)得b極區(qū)溶液中溶質(zhì)的總物質(zhì)的量增大。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．K2MnO4水溶液盛放在a極區(qū)B．離子交換膜為陽(yáng)離子交換膜C．當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，兩極室溶液質(zhì)量變化相差76gD．“電解法”所得副產(chǎn)品可用作“酸性歧化法”制備KMnO4的原料答案C解析電解K2MnO4水溶液制備KMnO4，陽(yáng)極反應(yīng)為MnOeq\o\al(2－,4)－e－=MnOeq\o\al(－,4)，陰極反應(yīng)為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，K＋向陰極移動(dòng)，使KOH物質(zhì)的量增大，所以b極為陰極，a極為陽(yáng)極；當(dāng)外電路轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，有2molK＋移向陰極，生成1molH2，陰極質(zhì)量增大(39×2－2)g＝76g，陽(yáng)極質(zhì)量減少2×39g＝78g，兩極室溶液質(zhì)量變化相差154g，C錯(cuò)誤。5．(2023·廣東佛山模擬)過(guò)硫酸銨[(NH4)2S2O8]可用作氧化劑、漂白劑。利用電解法在兩極分別生產(chǎn)過(guò)硫酸銨和過(guò)氧化氫的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．a(chǎn)為外接電源的負(fù)極B．電解總反應(yīng)：O2＋2H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)eq\o(=,\s\up7(電解))H2O2＋S2Oeq\o\al(2－,8)C．陰離子交換膜可用陽(yáng)離子交換膜替代D．電解池工作時(shí)，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小答案C解析由(NH4)2SO4→(NH4)2S2O8，氧元素化合價(jià)升高被氧化，故右側(cè)Pt電極為陽(yáng)極，b為外接電源正極，a為外接電源負(fù)極，左側(cè)Pt電極為陰極。陰極氧氣被還原，陽(yáng)極硫酸根離子被氧化，電解總反應(yīng)正確，B正確；根據(jù)陽(yáng)極產(chǎn)物可知，反應(yīng)需要消耗硫酸根離子，陰離子交換膜不可用陽(yáng)離子交換膜替代，C錯(cuò)誤；電解池工作時(shí)，Ⅰ室發(fā)生反應(yīng)：O2＋2e－＋2H＋=H2O2，同時(shí)SOeq\o\al(2－,4)移向陽(yáng)極，故Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上逐漸減小，D正確。6．(2023·杭州重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)科學(xué)家利用多晶銅高效催化電解CO2制乙烯，原理如圖所示。已知：電解前后電解液濃度幾乎不變。下列說(shuō)法正確的是()A．鉑電極為陽(yáng)極，產(chǎn)生的氣體是O2和CO2B．多晶銅電極的電極反應(yīng)式為2CO2＋12HCOeq\o\al(－,3)＋12e－=C2H4＋12COeq\o\al(2－,3)＋4H2OC．通電過(guò)程中，溶液中HCOeq\o\al(－,3)通過(guò)陰離子交換膜向右槽移動(dòng)D．當(dāng)電路中通過(guò)0.6mol電子時(shí)，理論上能產(chǎn)生C2H41.12L答案A解析該電解池的總反應(yīng)方程式為2CO2＋2H2O=C2H4＋3O2，多晶銅電極為陰極，該電極的電極反應(yīng)式為14CO2＋8H2O＋12e－=C2H4＋12HCOeq\o\al(－,3)，鉑電極為陽(yáng)極，該電極的反應(yīng)式為12HCOeq\o\al(－,3)－12e－=12CO2＋3O2＋6H2O。HCOeq\o\al(－,3)在鉑電極發(fā)生反應(yīng)，并且電解前后電解液濃度幾乎不變，所以溶液中HCOeq\o\al(－,3)通過(guò)陰離子交換膜向左槽移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；由多晶銅電極電極反應(yīng)式分析可知，當(dāng)電路中通過(guò)0.6mol電子時(shí)，理論上能產(chǎn)生0.05molC2H4，該題目沒(méi)有說(shuō)明條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況，故D錯(cuò)誤。7．(2023·浙江省金、麗、衢十二校高三模擬)微生物電解池(MEC)是近年來(lái)快速發(fā)展的一種生物制氫技術(shù)。其中一種實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。若以葡萄糖為底物，下列說(shuō)法不正確的是()A．A膜是陰離子交換膜B．電極Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．陽(yáng)極的電極反應(yīng)：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋D．電極X和電極Y附近溶液的pH不同答案A解析A膜允許氫離子通過(guò)，是陽(yáng)離子交換膜，故A錯(cuò)誤；電極Y上是氫離子得電子生成氫氣，是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；陽(yáng)極底物失去電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋，故C正確。8．(2023·安徽安慶模擬)氯氣是一種重要的工業(yè)原料，在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新工藝方案，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．電極A發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋=2H2OB．電極B與外接電源的負(fù)極相連C．電解時(shí)，電流經(jīng)電極B、電解質(zhì)溶液流向電極AD．當(dāng)有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，兩室溶液中H＋數(shù)目理論上相差4NA答案C解析由圖分析，B極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，發(fā)生氧化反應(yīng)，為電解池的陽(yáng)極，與電源正極相連。A為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e3＋變?yōu)镕e2＋，F(xiàn)e2＋再經(jīng)O2氧化變回Fe3＋。A極電極反應(yīng)為Fe3＋＋e－=Fe2＋，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電極B為電解池的陽(yáng)極，與電源正極相連，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電流從正極流出經(jīng)電極B、再由電解質(zhì)溶液流經(jīng)電極A，再到負(fù)極，C項(xiàng)正確；A極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋=2H2O＋4Fe3＋，該反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移2mol電子需要消耗2molH＋。同時(shí)，電解池工作時(shí)，每轉(zhuǎn)移2mol電子，有2molH＋從B極經(jīng)質(zhì)子交換膜流向A極，即A極H＋沒(méi)有發(fā)生變化。而B(niǎo)極由于H＋移走而減少了2mol，所以兩極H＋數(shù)目相差2NA，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．(2023·浙江省浙南名校聯(lián)盟高三聯(lián)考)利用電解池原理可將CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學(xué)品。如圖通過(guò)將CO2與辛胺反應(yīng)耦合，實(shí)現(xiàn)了兩電極體系中產(chǎn)物的高選擇性合成。下列說(shuō)法正確的是()A．裝置中b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電極a的電極反應(yīng)可能為CO2＋H2O＋2e－=HCOO－＋OHeq\o\al(－,)C．中間的離子交換膜一定是質(zhì)子交換膜D．電解過(guò)程中，a、b兩極反應(yīng)物物質(zhì)的量之比為2∶1答案B解析a極為陰極，CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學(xué)品，b極為陽(yáng)極，辛胺轉(zhuǎn)化為辛腈。裝置中b電極為陽(yáng)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；電極a為陰極，電極反應(yīng)可能為CO2＋H2O＋2e－=HCOO－＋OH－，故B正確；若電解液為中性時(shí)，中間的離子交換膜是質(zhì)子交換膜，若電解液為堿性時(shí)，中間的離子交換膜是陰離子交換膜，故C錯(cuò)誤；電解過(guò)程中，a極CO2轉(zhuǎn)化為燃料或者化學(xué)品，b極辛胺轉(zhuǎn)化為辛腈，由于電極a的產(chǎn)物不確定，則兩極反應(yīng)物物質(zhì)的量之比不確定，故D錯(cuò)誤。10．科學(xué)家采用電滲析法提純?nèi)榍?富含NaCl的蛋白質(zhì))，有價(jià)值的蛋白質(zhì)回收率達(dá)到98%，工作原理如圖所示：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．膜1為陽(yáng)離子交換膜，膜2為陰離子交換膜B．膜1、膜2孔徑不大于半透膜孔徑C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上乳清質(zhì)量減少58.5g答案D解析a極區(qū)的稀氫氧化鈉溶液變?yōu)闈鈿溲趸c溶液，說(shuō)明a極區(qū)生成了氫氧化鈉，即鈉離子通過(guò)膜1向a極區(qū)遷移，膜1為陽(yáng)離子交換膜；同理，氯離子通過(guò)膜2向b極區(qū)遷移，膜2為陰離子交換膜，A項(xiàng)正確；提純蛋白質(zhì)，不能讓蛋白質(zhì)(膠體粒子)通過(guò)膜1、膜2，所以膜1、膜2的孔徑應(yīng)不大于半透膜的孔徑，B項(xiàng)正確；a極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C項(xiàng)正確；每轉(zhuǎn)移2mol電子，結(jié)合電極反應(yīng)和電荷守恒可知，理論上乳清減少的質(zhì)量為2molNaCl的質(zhì)量，即質(zhì)量減少117g，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11．(2023·長(zhǎng)春模擬)羥基自由基(·OH)具有極強(qiáng)的氧化能力，它能有效地氧化降解廢水中的有機(jī)污染物。在直流電源作用下，利用雙極膜電解池產(chǎn)生羥基自由基(·OH)處理含苯酚廢水和含甲醛廢水，原理如圖所示。已知：雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．M極為陰極，電極反應(yīng)式：O2＋2e－＋2H＋=2·OHB．雙極膜中H2O解離出的OH－透過(guò)膜a向N極移動(dòng)C．每處理6.0g甲醛，理論上有0.4molH＋透過(guò)膜bD．通電一段時(shí)間后，理論上苯酚和甲醛轉(zhuǎn)化生成CO2物質(zhì)的量之比為6∶7答案C解析M電極通入O2，發(fā)生反應(yīng)生成自由基·OH，反應(yīng)式為O2＋2e－＋2H＋=2·OH，M作陰極，A正確；N為陽(yáng)極，電解時(shí)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，所以O(shè)H－透過(guò)膜a向N極移動(dòng)，B正確；1mol甲醛生成1molCO2轉(zhuǎn)移4mol電子，1mol苯酚生成6molCO2轉(zhuǎn)移28mol電子，理論上苯酚和甲醛轉(zhuǎn)化生成CO2物質(zhì)的量之比為6∶7，D正確。12．工業(yè)上用電解法治理亞硝酸鹽對(duì)水體的污染，模擬工藝如圖所示，寫出電解時(shí)鐵電極發(fā)生的電極反應(yīng)：________________________。隨后，鐵電極附近有無(wú)色氣體產(chǎn)生，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：____________________________。答案Fe－2e－=Fe2＋2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6Fe2＋=N2↑＋6Fe3＋＋4H2O解析根據(jù)電解原理，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，由裝置圖可知，A為電源的正極，B為電源的負(fù)極，鐵作陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋；NOeq\o\al(－,2)在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性，能將Fe2＋氧化，本身被還原成N2，其反應(yīng)的離子方程式為2NOeq\o\al(－,2)＋8H＋＋6Fe2＋=N2↑＋6Fe3＋＋4H2O。13．工業(yè)上用PbSiF6、H2SiF6混合溶液作電解液，用電解法實(shí)現(xiàn)粗鉛(主要雜質(zhì)為Cu、Ag、Fe、Zn，雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為4%)提純，裝置示意圖如圖1所示。(1)電解產(chǎn)生的陽(yáng)極泥的主要成分為_(kāi)_______，工作一段時(shí)間后，溶液中c(Pb2＋)__________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)鉛的電解精煉需要調(diào)控好電解液中的c(H2SiF6)。其他條件相同時(shí)，測(cè)得槽電壓(槽電壓越小，對(duì)應(yīng)鉛產(chǎn)率越高)隨起始時(shí)溶液中c(H2SiF6)的變化趨勢(shì)如圖2所示。由圖可推知，隨c(H2SiF6)增大，鉛產(chǎn)率先增大后減小，減小的原因可能是_____________________________________________________________________________________________。答案(1)Cu、Ag減小(2)c(H2SiF6)增大，電解液中c(H＋)增大，陰極發(fā)生副反應(yīng)：2H＋＋2e－=H2↑，影響Pb2＋放電，使鉛產(chǎn)率減小解析(1)粗鉛中的Cu、Ag活潑性比Pb差，故電解產(chǎn)生的陽(yáng)極泥的主要成分為Cu和Ag；陽(yáng)極上溶解的金屬有Pb、Fe、Zn，陰極上析出的金屬只有Pb，兩極上得失電子守恒，故工作一段時(shí)間后，溶液中Pb2＋濃度有所下降。14．(2023·江蘇鹽城高三模擬)電催化還原CO2是當(dāng)今資源化利用二氧化碳的重點(diǎn)課題，常用的陰極材料有有機(jī)多孔電極材料、銅基復(fù)合電極材料等。一種有機(jī)多孔電極材料(銅粉沉積在一種有機(jī)物的骨架上)電催化還原CO2的裝置示意圖如圖1所示?？刂破渌麠l件相同，將一定量的CO2通入該電催化裝置中，陰極所得產(chǎn)物及其物質(zhì)的量與電壓的關(guān)系如圖2所示。(1)電解前需向電解質(zhì)溶液中持續(xù)通入過(guò)量CO2的原因是______________________。(2)控制電壓為0.8V，電解時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_________mol。(3)科研小組利用13CO2代替原有的CO2進(jìn)行研究，其目的是___________________。答案(1)使陰極表面盡可能被CO2附著，減少析氫反應(yīng)的發(fā)生(減少氫離子在陰極上放電的幾率)，提高含碳化合物的產(chǎn)率(2)2.8(3)為確定陰極上生成的含碳化合物源自CO2而非有機(jī)多孔電極材料解析(2)控制電壓為0.8V，產(chǎn)生0.2mol氫氣和0.2mol乙醇，根據(jù)電極反應(yīng)2H＋＋2e－=H2↑，2CO2＋12e－＋12H＋=C2H5OH＋3H2O，故電解時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol＋2.4mol＝2.8mol。熱點(diǎn)強(qiáng)化17多池電化學(xué)裝置1．常見(jiàn)多池串聯(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)甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。2．電子轉(zhuǎn)移計(jì)算電路中，流過(guò)某截面的電子數(shù)＝電極上得失電子的數(shù)目＝電解質(zhì)溶液中離子傳輸?shù)碾姾蓴?shù)。由得失電子守恒建立各量間的關(guān)系。①根據(jù)電子守恒法計(jì)算：串聯(lián)電路電極上得失電子數(shù)目相等。②根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式計(jì)算。③根據(jù)關(guān)系式計(jì)算，由得失電子守恒關(guān)系建立各量間的關(guān)系，如串聯(lián)電池各電極產(chǎn)物的關(guān)系：O2～2Cl2～2Br2～4H＋～4e－～2H2～2Cu～4Ag～4OH－涉及氣體體積計(jì)算，使用22.4L·mol－1時(shí)務(wù)必看清條件(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，然后再進(jìn)行計(jì)算。1．如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列關(guān)于該裝置工作時(shí)的說(shuō)法正確的是()A．該裝置工作時(shí)，Ag電極上有氣體生成B．甲池中負(fù)極反應(yīng)式為N2H4－4e－=N2＋4H＋C．甲池和乙池中溶液的pH均減小D．當(dāng)甲池中消耗3.2gN2H4時(shí)，乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體答案C解析該裝置圖中，甲池為燃料電池，其中左邊電極為負(fù)極，右邊電極為正極，乙池為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，Ag電極為陰極，陰極上Cu2＋得電子生成銅，無(wú)氣體生成，A錯(cuò)誤；甲池溶液呈堿性，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)H＋，B錯(cuò)誤；根據(jù)甲池的總反應(yīng)式可知有水生成，電解液被稀釋，故堿性減弱，pH減小，乙池的總反應(yīng)式為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，電解液酸性增強(qiáng)，pH減小，C正確；3.2gN2H4的物質(zhì)的量為0.1mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4mol，產(chǎn)生0.2molCu，質(zhì)量為12.8g，D錯(cuò)誤。2．(2022·山東，13改編)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CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2＋，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(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸減小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L(zhǎng)iCoO2＋2H2O＋e－=Li＋＋Co2＋＋4OH－D．若甲室Co2＋減少200mg，乙室Co2＋增加300mg，則此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移答案C解析電池工作時(shí)，左邊裝置中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體：CH3COO－－8e－＋2H2O=2CO2↑＋7H＋，Co2＋在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO－失去電子后，H＋、金屬陽(yáng)離子通過(guò)陽(yáng)膜移向甲室，甲室溶液pH減小，A正確；對(duì)于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2＋，同時(shí)得到Li＋，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2＋e－＋4H＋=Li＋＋Co2＋＋2H2O，C錯(cuò)誤；依據(jù)電子守恒，乙室消耗的H＋比負(fù)極CH3COO－反應(yīng)產(chǎn)生的H＋多，因而需補(bǔ)充鹽酸，B正確；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒，可知沒(méi)有進(jìn)行溶液轉(zhuǎn)移時(shí)，乙室Co2＋增加的質(zhì)量是甲室Co2＋減少質(zhì)量的2倍，而實(shí)際二者倍數(shù)為eq\f(300mg,200mg)＝1.5<2，故此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移，D正確。3．我國(guó)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(shuō)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(忽略溶液體積變化)的pH約為2答案A解析a電極反應(yīng)式為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＋，b電極為正極，電極反應(yīng)式為R＋2H＋＋2e－=H2R，右側(cè)還發(fā)生反應(yīng)：O2＋H2R=R＋H2O2，實(shí)現(xiàn)廢氣處理和能源利用。負(fù)極區(qū)生成Fe3＋，為防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3，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(guò)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；根據(jù)原電池正極區(qū)的反應(yīng)，每轉(zhuǎn)移2mol電子消耗1mol氧氣，現(xiàn)消耗氧氣的物質(zhì)的量為eq\f(0.112L,22.4L·mol－1)＝0.005mol，則轉(zhuǎn)移電子0.01mol，由電解總反應(yīng)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溶液的pH約為1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．二十大報(bào)告明確了生態(tài)文明建設(shè)的總基調(diào)是推動(dòng)綠色發(fā)展。NO-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)了制硝酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合。某化學(xué)興趣小組用如圖裝置模擬工業(yè)處理廢氣和廢水的過(guò)程。已知電極材料均為惰性電極?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)甲池在放電過(guò)程中的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________。(2)乙池中通入廢氣SO2的電極為_(kāi)___極，電池總反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。(3)b為_(kāi)___________(填“陽(yáng)”或“陰”)離子交換膜。當(dāng)濃縮室得到4L濃度為0.6mol·L－1的鹽酸時(shí)，M室中的溶液的質(zhì)量變化為_(kāi)___________(溶液體積變化忽略不計(jì))。(4)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲池有5.6LO2參加反應(yīng)，則乙池中處理廢氣(SO2和NO)的總體積為_(kāi)___________L。答案(1)NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋(2)陽(yáng)5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋(3)陰減小18g(4)15.68解析(1)甲池在放電過(guò)程中，負(fù)極上一氧化氮失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硝酸根離子，反應(yīng)為NO＋2H2O－3e－=NOeq\o\al(－,3)＋4H＋。(2)乙池中通入廢氣SO2的電極連接電源的正極，為陽(yáng)極；陽(yáng)極二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸根離子，陰極一氧化氮發(fā)生還原反應(yīng)生成銨根離子，電池總反應(yīng)的離子方程式為5SO2＋2NO＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2NHeq\o\al(＋,4)＋5SOeq\o\al(2－,4)＋8H＋。(3)丙中陽(yáng)極上水放電發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離子從M室通過(guò)a膜進(jìn)入濃縮室；N室中氯離子通過(guò)b膜進(jìn)入濃縮室，最終得到較濃的鹽酸，故b為陰離子交換膜。當(dāng)濃縮室得到4L濃度為0.6mol·L－1鹽酸時(shí)，遷移過(guò)來(lái)的氫離子為4L×(0.6mol·L－1－0.1mol·L－1)＝2mol；2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，則反應(yīng)1mol水，M室中溶液的質(zhì)量變化為減少1mol×18g·mol－1＝18g。(4)乙池中SO2轉(zhuǎn)化為硫酸根離子、NO轉(zhuǎn)化為銨根離子；若標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲池有5.6LO2(為0.25mol)參加反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒可知，O2～4e－～2SO2～eq\f(4,5)NO，則乙池中處理廢氣(SO2和NO)共0.7mol，總體積為15.68L。熱點(diǎn)強(qiáng)化18離子交換膜電化學(xué)裝置1．常見(jiàn)的離子交換膜離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過(guò)功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。離子交換膜分為：(1)陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，不允許陰離子通過(guò)。(2)陰離子交換膜，只允許陰離子通過(guò)，不允許陽(yáng)離子通過(guò)。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過(guò)，不允許其他陽(yáng)離子或陰離子通過(guò)。(4)雙極隔膜，是一種新型離子交換膜，其膜主體可分為陰離子交換層、陽(yáng)離子交換層和中間界面層，水解離催化劑被夾在中間的離子交換聚合物中，水電離產(chǎn)物H＋和OH－可在電場(chǎng)力的作用下快速遷移到兩側(cè)溶液中，為膜兩側(cè)的半反應(yīng)提供各自理想的pH條件。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高產(chǎn)品的純度或避免不安全因素。(2)能選擇性地允許離子通過(guò)，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。3．分析方法(1)根據(jù)膜的性質(zhì)和離子在溶液中的遷移方向，畫出離子透過(guò)膜的方向；(2)尋找遷出室溶液中濃度較大的遷移離子；(3)分析離子在遷入室的濃度增大和在遷出室的濃度減小，以及帶來(lái)的實(shí)質(zhì)變化。一、含離子交換膜的電池1．(2020·海南，11)某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示，下列說(shuō)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。2.(2021·河北，9)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．隔膜允許K＋通過(guò)，不允許O2通過(guò)B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極C．產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水答案D解析金屬性強(qiáng)的鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K＋通過(guò)，不允許O2通過(guò)，故A正確；放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解池的陽(yáng)極，故B正確；生成1mol超氧化鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比為(1mol×71g·mol－1)∶(1mol×32g·mol－1)≈2.22∶1，故C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbSO4＋2H2O=PbO2＋Pb＋2H2SO4，反應(yīng)每消耗2mol水時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，由得失電子守恒可知，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為eq\f(3.9g,39g·mol－1)×18g·mol－1＝1.8g，故D錯(cuò)誤。3．我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池具有同時(shí)合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電極電勢(shì)：Zn/ZnO電極<MoS2電極B．Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OC．電池工作一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH減小D．電子流向：Zn/ZnO電極→負(fù)載→MoS2電極答案C解析Zn/ZnO電極為負(fù)極，MoS2電極為正極，正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，A正確；正極區(qū)消耗的H＋源于雙極膜解離出的H＋，且產(chǎn)生的NH3會(huì)部分溶解，所以正極區(qū)溶液的pH不會(huì)減小，C錯(cuò)誤；電子流向：負(fù)極→負(fù)載→正極，D正確。二、含離子交換膜的電解池4．以純堿溶液為原料，通過(guò)電解的方法可制備小蘇打，原理裝置圖如下：上述裝置工作時(shí)，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．乙池電極接電源正極，氣體X為H2B．Na＋由乙池穿過(guò)交換膜進(jìn)入甲池C．NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小D．甲池電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑答案C解析由甲池放出O2知，乙池電極為電解池的陰極，和電源負(fù)極連接，溶液中水電離出的氫離子放電生成氫氣，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解池中陽(yáng)離子移向陰極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；陰極附近水電離出的氫離子放電破壞了水的電離平衡，電極附近氫氧根離子濃度增大，NaOH溶液Y的濃度比NaOH溶液Z的大，C項(xiàng)正確；甲池電極為陽(yáng)極，電解質(zhì)溶液中水電離出的氫氧根離子放電生成氧氣，氫離子濃度增大，碳酸根離子結(jié)合氫離子生成碳酸氫根離子，出口為碳酸氫鈉溶液，則電極反應(yīng)式為4COeq\o\al(2－,3)＋2H2O－4e－=4HCOeq\o\al(－,3)＋O2↑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。5．(2021·全國(guó)甲卷，13)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是()A．KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)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2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D．雙極膜中間層中的H＋在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移答案D解析KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中除作電解質(zhì)外，同時(shí)還是電解過(guò)程中陽(yáng)極的反應(yīng)物，生成的Br2與乙二醛反應(yīng)制備乙醛酸，故A錯(cuò)誤；陽(yáng)極上Br－失去電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯(cuò)誤；電解過(guò)程中陰、陽(yáng)極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移的電子為2mol,1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉(zhuǎn)移的電子為2mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知制得2mol乙醛酸時(shí)，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯(cuò)誤；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。6．(2023·廣東惠州高三聯(lián)考)次磷酸鈷eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(CoH2PO22))廣泛應(yīng)用于化學(xué)鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備次磷酸鈷的裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．Co電極連接電源負(fù)極B．C采用陰離子交換膜C．石墨電極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．工作時(shí)，原料室中NaH2PO2的濃度不變答案C解析此電解池用金屬鈷和次磷酸鈉制備次磷酸鈷，因此Co電極失去電子作陽(yáng)極，與電源的正極相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解池中，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，產(chǎn)品室中得到次磷酸鈷，陽(yáng)極區(qū)生成的Co2＋和原料室中的H2POeq\o\al(－,2)都移向產(chǎn)品室，為了確保產(chǎn)品的純度和原料室電荷守恒，原料室中的Na＋移向陰極區(qū)，因此A、B、C分別采用陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜、陽(yáng)離子交換膜，工作時(shí)原料室中NaH2PO2的濃度減小，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨電極作陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑，C項(xiàng)正確。7．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)。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)法錯(cuò)誤的是()A．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．Ⅱ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項(xiàng)正確；水在雙極膜A解離后，H＋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項(xiàng)錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液，電解時(shí)生成H2和O2，可避免有害氣體的產(chǎn)生，C項(xiàng)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Ⅱ口排出，D項(xiàng)正確。熱點(diǎn)強(qiáng)化18離子交換膜電化學(xué)裝置1．常見(jiàn)的離子交換膜離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過(guò)功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。離子交換膜分為：(1)陽(yáng)離子交換膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，不允許陰離子通過(guò)。(2)陰離子交換膜，只允許陰離子通過(guò)，不允許陽(yáng)離子通過(guò)。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過(guò)，不允許其他陽(yáng)離子或陰離子通過(guò)。(4)雙極隔膜，是一種新型離子交換膜，其膜主體可分為陰離子交換層、陽(yáng)離子交換層和中間界面層，水解離催化劑被夾在中間的離子交換聚合物中，水電離產(chǎn)物H＋和OH－可在電場(chǎng)力的作用下快速遷移到兩側(cè)溶液中，為膜兩側(cè)的半反應(yīng)提供各自理想的pH條件。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高產(chǎn)品的純度或避免不安全因素。(2)能選擇性地允許離子通過(guò)，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。3．分析方法(1)根據(jù)膜的性質(zhì)和離子在溶液中的遷移方向，畫出離子透過(guò)膜的方向；(2)尋找遷出室溶液中濃度較大的遷移離子；(3)分析離子在遷入室的濃度增大和在遷出室的濃度減小，以及帶來(lái)的實(shí)質(zhì)變化。一、含離子交換膜的電池1．(2020·海南，11)某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示，下列說(shuō)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。2.(2021·河北，9)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．隔膜允許K＋通過(guò)，不允許O2通過(guò)B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽(yáng)極C．產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水答案D解析金屬性強(qiáng)的鉀易與氧氣反應(yīng)，為防止鉀與氧氣反應(yīng)，電池所選擇隔膜應(yīng)允許K＋通過(guò)，不允許O2通過(guò)，故A正確；放電時(shí)，a為負(fù)極，b為正極，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極，充電時(shí)，b電極應(yīng)與直流電源的正極相連，作電解池的陽(yáng)極，故B正確；生成1mol超氧化鉀時(shí)，消耗1mol氧氣，兩者的質(zhì)量比為(1mol×71g·mol－1)∶(1mol×32g·mol－1)≈2.22∶1，故C正確；鉛酸蓄電池充電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為2PbSO4＋2H2O=PbO2＋Pb＋2H2SO4，反應(yīng)每消耗2mol水時(shí)，轉(zhuǎn)移2mol電子，由得失電子守恒可知，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗水的質(zhì)量為eq\f(3.9g,39g·mol－1)×18g·mol－1＝1.8g，故D錯(cuò)誤。3．我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池具有同時(shí)合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．電極電勢(shì)：Zn/ZnO電極<MoS2電極B．Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH