2015-2024年十年高考化學(xué)真題分類匯編專題42 多池串聯(lián)(解析版)

2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題42多池串聯(lián)與膜裝置考點十年考情（2015-2024）命題趨勢考點1多池串聯(lián)裝置2022?山東卷交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負(fù)極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。這類試題均以“文字?jǐn)⑹?離子交換膜+電化學(xué)裝置圖”的方式呈現(xiàn)，考查的并不是離子交換膜的具體結(jié)構(gòu)，而是以離子交換膜在化學(xué)電源、電解制備物質(zhì)或電滲析等方面的實際應(yīng)用為載體，考查電化學(xué)基礎(chǔ)知識及基本的化學(xué)思想與方法?？键c2單膜裝置2023?山東卷、2020?山東卷、2016·浙江理綜、2015·天津卷考點3雙膜裝置2022?全國甲卷、2021?廣東選擇性卷、2021?天津卷、2020?山東卷、2016·全國I卷考點1多池串聯(lián)裝置1．(2022?山東卷，13)設(shè)計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轉(zhuǎn)化為Co2+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉(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，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少，乙室Co2+增加，則此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】A項，依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時，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，Co2+在另一個電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO-失去電子后，Na+通過陽膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小，A錯誤；B項，對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O，因此電池工作一段時間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C項，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+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C錯誤；D項，若甲室Co2+減少200mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=，乙室Co2+增加300mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=，說明此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD?？键c2單膜裝置1．(2023?山東卷，11)利用熱再生氨電池可實現(xiàn)電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是（）A．甲室電極為正極B．隔膜為陽離子膜C．電池總反應(yīng)為：D．NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響【答案】CD【解析】A項，向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成，因此甲室電極為負(fù)極，故A錯誤；B項，再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯誤；C項，左側(cè)負(fù)極是，正極是，則電池總反應(yīng)為：，故C正確；D項，NH3擴(kuò)散到乙室會與銅離子反應(yīng)生成，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產(chǎn)生影響，故D正確。故選CD。2．(2020?山東卷，13)采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是()A．陽極反應(yīng)為2H2O-4e-=4H++O2↑B．電解一段時間后，陽極室的pH未變C．電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量【答案】D【解析】a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，做電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，做電解池的陰極。A項，依據(jù)分析a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應(yīng)式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正確，但不符合題意；B項，電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH值不變，故B正確，但不符合題意；C項，有B的分析可知，C正確，但不符合題意；D項，電解時，陽極的反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，陰極的反應(yīng)為：O2+2e-+2H+=H2O2，總反應(yīng)為：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧氣，即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯誤，符合題意；故選D。3．(2016·浙江理綜，11)金屬(M)–空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高C．M–空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在M–空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜【答案】C【解析】根據(jù)題給放電的總反應(yīng)4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n，氧氣在正極得電子，由于有陰離子交換膜，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e–=4OH-，故選C。4．(2015·天津卷，4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42-)減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【答案】C【解析】由鋅銅原電池原理可知，鋅電極為負(fù)極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅電極為正極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，兩池中c(SO42-)不變，B項錯誤；電解過程中Zn2+由甲池通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，乙池中Cu2++2e-=Cu，其溶液中的離子轉(zhuǎn)換為Cu2+→Zn2+，摩爾質(zhì)量M(Cu2+)<M(Zn2+)，乙池溶液的總質(zhì)量增加，C項正確；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2+由甲池通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池保持溶液的電荷平衡，陰離子并不通過交換膜，D項錯誤?？键c3雙膜裝置1．(2022?全國甲卷，10)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)42-存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是()A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42-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)42-+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)42-，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，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動或Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)42-，Ⅱ區(qū)的SO42-向Ⅲ區(qū)移動或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動。A項，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動，A錯誤；B項，Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，B正確；C項，MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D項，電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O，D正確；故選A。2．(2021?廣東選擇性卷，16)鈷(Co)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，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC．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)：為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(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離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，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)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A項，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；B項，由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯誤；C項，若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會在陽極失去電子發(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)會發(fā)生變化，故C錯誤；D項，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。3．(2021?天津卷，11)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，下列判斷錯誤的是()A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時間后，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)0.01molFe2O3完全溶解時，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為陽極，則電源b為正極，a為負(fù)極，石墨電極Ⅰ為陰極。A項，a是電源的負(fù)極，故A正確；B項，石墨電極Ⅱ為陽極，通電一段時間后，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項，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錯誤；D項，當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時，消耗氫離子為0.06mol，根據(jù)陽極電極反應(yīng)式2H2O-4e-=4H++O2，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．(2020?山東卷，10)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，同時可實現(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)。下列說法錯誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)為CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+B．隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5gD．電池工作一段時間后，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項，a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+，故A正確；B項，為了實現(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為陽離子交換膜，故B錯誤；C項，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，根據(jù)電荷守恒可知，海水中會有1molClˉ移向負(fù)極，同時有1molNa+移向正極，即除去1molNaCl，質(zhì)量為58.5g，故C正確；D項，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，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，故D正確；故選B。5．(2016·全國I卷，11)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，會有0.5mol的O2生成【答案】B【解析】A項，電解池中陰離子向陽極區(qū)移動，因此通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移；正極區(qū)氫氧根放電，產(chǎn)生氫離子，所以正極區(qū)溶液pH減小，錯誤；B項，陽極區(qū)氫氧根放電，產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)氫離子放電，產(chǎn)生氫氧化鈉，因此該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品，正確；C項，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，錯誤；D項，當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.25mol的O2生成，錯誤。專題42多池串聯(lián)與膜裝置考點十年考情（2015-2024）命題趨勢考點1多池串聯(lián)裝置2022?山東卷交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負(fù)極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。這類試題均以“文字?jǐn)⑹?離子交換膜+電化學(xué)裝置圖”的方式呈現(xiàn)，考查的并不是離子交換膜的具體結(jié)構(gòu)，而是以離子交換膜在化學(xué)電源、電解制備物質(zhì)或電滲析等方面的實際應(yīng)用為載體，考查電化學(xué)基礎(chǔ)知識及基本的化學(xué)思想與方法。考點2單膜裝置2023?山東卷、2020?山東卷、2016·浙江理綜、2015·天津卷考點3雙膜裝置2022?全國甲卷、2021?廣東選擇性卷、2021?天津卷、2020?山東卷、2016·全國I卷考點1多池串聯(lián)裝置1．(2022?山東卷，13)設(shè)計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轉(zhuǎn)化為Co2+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉(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，甲室溶液pH逐漸增大B．裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+減少，乙室Co2+增加，則此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移【答案】BD【解析】A項，依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時，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，Co2+在另一個電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3COO-失去電子后，Na+通過陽膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行裕芤簆H減小，A錯誤；B項，對于乙室，正極上LiCoO2得到電子，被還原為Co2+，同時得到Li+，其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O，因此電池工作一段時間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C項，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+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C錯誤；D項，若甲室Co2+減少200mg，電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為n(e-)=，乙室Co2+增加300mg，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e-)=，說明此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD?？键c2單膜裝置1．(2023?山東卷，11)利用熱再生氨電池可實現(xiàn)電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預(yù)加相同的電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是（）A．甲室電極為正極B．隔膜為陽離子膜C．電池總反應(yīng)為：D．NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響【答案】CD【解析】A項，向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成，因此甲室電極為負(fù)極，故A錯誤；B項，再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動，若隔膜為陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽離子不斷減小，明顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯誤；C項，左側(cè)負(fù)極是，正極是，則電池總反應(yīng)為：，故C正確；D項，NH3擴(kuò)散到乙室會與銅離子反應(yīng)生成，銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產(chǎn)生影響，故D正確。故選CD。2．(2020?山東卷，13)采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯誤的是()A．陽極反應(yīng)為2H2O-4e-=4H++O2↑B．電解一段時間后，陽極室的pH未變C．電解過程中，H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時間后，a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量【答案】D【解析】a極析出氧氣，氧元素的化合價升高，做電解池的陽極，b極通入氧氣，生成過氧化氫，氧元素的化合價降低，被還原，做電解池的陰極。A項，依據(jù)分析a極是陽極，屬于放氧生酸性型的電解，所以陽極的反應(yīng)式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正確，但不符合題意；B項，電解時陽極產(chǎn)生氫離子，氫離子是陽離子，通過質(zhì)子交換膜移向陰極，所以電解一段時間后，陽極室的pH值不變，故B正確，但不符合題意；C項，有B的分析可知，C正確，但不符合題意；D項，電解時，陽極的反應(yīng)為：2H2O-4e-=4H++O2↑，陰極的反應(yīng)為：O2+2e-+2H+=H2O2，總反應(yīng)為：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧氣，即是a極生成的氧氣小于b極消耗的氧氣，故D錯誤，符合題意；故選D。3．(2016·浙江理綜，11)金屬(M)–空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高C．M–空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在M–空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜【答案】C【解析】根據(jù)題給放電的總反應(yīng)4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n，氧氣在正極得電子，由于有陰離子交換膜，正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e–=4OH-，故選C。4．(2015·天津卷，4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是()A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42-)減小C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【答案】C【解析】由鋅銅原電池原理可知，鋅電極為負(fù)極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅電極為正極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A項錯誤；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，兩池中c(SO42-)不變，B項錯誤；電解過程中Zn2+由甲池通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池，乙池中Cu2++2e-=Cu，其溶液中的離子轉(zhuǎn)換為Cu2+→Zn2+，摩爾質(zhì)量M(Cu2+)<M(Zn2+)，乙池溶液的總質(zhì)量增加，C項正確；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2+由甲池通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池保持溶液的電荷平衡，陰離子并不通過交換膜，D項錯誤?？键c3雙膜裝置1．(2022?全國甲卷，10)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)42-存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是()A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42-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)42-+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)42-，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，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動或Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)42-，Ⅱ區(qū)的SO42-向Ⅲ區(qū)移動或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動。A項，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動，A錯誤；B項，Ⅰ區(qū)的SO42-向Ⅱ區(qū)移動，B正確；C項，MnO2電極的電極反應(yīng)式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D項，電池的總反應(yīng)為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O，D正確；故選A。2．(2021?廣東選擇性卷，16)鈷(Co)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，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B．生成1molCo，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少16gC．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)：為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+【答案】D【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(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離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，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)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A項，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；B項，由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯誤；C項，若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會在陽極失去電子發(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)會發(fā)生變化，故C錯誤；D項，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。3．(2021?天津卷，11)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，下列判斷錯誤的是()A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時間后，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)0.01molFe2O3完全溶解時，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為陽極，則電源b為正極，a為負(fù)極，石墨電極Ⅰ為陰極。A項，a是電源的負(fù)極，故A正確；B項，石墨電極Ⅱ為陽極，通電一段時間后，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項，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錯誤；D項，當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時，消耗氫離子為0.06mol，根據(jù)陽極電極反應(yīng)式2H2O-4e-=4H++O2，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．(2020?山東卷，10)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟(jì)的能源裝置，利用