微專題含膜電池-2024高考化學(xué)一輪考點(diǎn)擊破

微專題5含膜電池突破核心整合離子交換膜的類型和作用高考經(jīng)典再研典例[2022全國甲，10,6分]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A.Ⅱ區(qū)的K+B.Ⅰ區(qū)的SO4C.MnO2電極反應(yīng):MnOD.電池總反應(yīng):Zn+4[解析]根據(jù)題圖可知，放電時(shí)Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn?2e?+4OH?情境素材Zn?MnO考查角度離子移動(dòng)方向、電極反應(yīng)素養(yǎng)立意宏觀辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知變式.乙醛酸是一種重要的化工中間體，可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H2O解離為H+和OHA.在上述電化學(xué)合成過程中用Cl2代替BrB.如果用Cl2代替Br2，乙二醛生成乙醛酸的化學(xué)方程式為C.陰極的電極反應(yīng)式為HOOC—COOH+2D.雙極膜中間層中的H+[解析]題給裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為陰極，石墨電極為陽極，陽極上Br?被氧化為Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，而Cl2與Br2化學(xué)性質(zhì)相似，故A、B正確；電解過程中陰極發(fā)生還原反應(yīng)，乙二酸轉(zhuǎn)化成乙醛酸，電極反應(yīng)式為HOOC—COOH+2e?解題思路“隔膜”電解池的解題步驟第一步：分清隔膜類型。即交換膜屬于陽離子交換膜、陰離子交換膜或質(zhì)子交換膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。第二步：寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，從而推斷出離子遷移方向。第三步：分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。模擬對(duì)點(diǎn)演習(xí)1.[2022遼寧名校聯(lián)盟3月聯(lián)考]有機(jī)物電極材料具有來源豐富、可降解等優(yōu)點(diǎn)，一種負(fù)極材料為固態(tài)聚酰亞胺—水系二次電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是(D)A.充電時(shí)有機(jī)物電極發(fā)生了氧化反應(yīng)B.充電時(shí)每轉(zhuǎn)移2mole?C.放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)為：?2e?D.將M+由Li+換成[解析]由題干可知，有機(jī)物電極為負(fù)極，充電時(shí)負(fù)極為電解池陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；充電時(shí)，右側(cè)電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，3I??2e?I3?，則充電時(shí)每轉(zhuǎn)移2mole?，右室減少2mol陰離子，同時(shí)有2.[2022安徽皖南八校聯(lián)考]光電池在光照條件下可產(chǎn)生電壓，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)光能的充分利用。雙極膜復(fù)合層間的H2O能解離為H+和OH?，且雙極膜能實(shí)現(xiàn)H+A.該裝置工作時(shí)涉及光能轉(zhuǎn)化為電能、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.光照過程中陽極區(qū)溶液中的n(OHC.再生池中的反應(yīng)為2VD.陽極生成1molO2[解析]在光照條件下光電池將光能轉(zhuǎn)化為電能，電解池中電能又轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確；光照過程中，陽極反應(yīng)消耗氫氧根離子，雙極膜可將水解離為氫離子和氫氧根離子，水解離生成的氫氧根離子移向陽極，陽極區(qū)溶液中的n(OH?)基本不變，故B正確；再生池中的反應(yīng)為2V2++2H+催化劑2V3++H2↑，故C正確；陽極生成3.氫能源電池是目前研究的熱點(diǎn)之一，一種可實(shí)現(xiàn)氫氣循環(huán)利用的新型電池放電時(shí)工作原理如圖所示，下列說法正確的是(D)A.該裝置化學(xué)能與電能之間的能量轉(zhuǎn)化效率可達(dá)100%B.充電時(shí)，M極接電源的負(fù)極C.放電過程中Na+D.放電時(shí)，N極電極反應(yīng)式為H2[解析]由題圖可知，放電時(shí)M極生成H2，H+轉(zhuǎn)化為H2，發(fā)生還原反應(yīng)，M極作正極，N極為負(fù)極，H2失去電子生成H+，H+和OH?反應(yīng)生成H2O；充電時(shí)，N極上H2O得電子生成H2和OH?，發(fā)生還原反應(yīng)，N極作陰極，連接電源負(fù)極，M極為陽極，H2失去電子生成H+。化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)還可能轉(zhuǎn)化為熱能等，因此該裝置化學(xué)能與電能之間的能量轉(zhuǎn)化效率小于100%，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，4.[2021山東煙臺(tái)模擬]一種高性能水系鐵—?dú)錃舛坞姵毓ぷ髟砣鐖D所示，下列說法中正確的是(D)A.放電時(shí)，碳網(wǎng)電極為負(fù)極B.離子交換膜為陽離子交換膜，充電時(shí)，K+C.放電時(shí)，負(fù)極區(qū)pH變大D.充電時(shí)，電池總反應(yīng)為2[Fe[解析]由題圖可知，放電時(shí)，Pt/C電極失電子作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，碳網(wǎng)電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，碳網(wǎng)電極作陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Pt/C電極作陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，離子交換膜為陽離子交換膜，充電時(shí)，K+通過離子交換膜從陽極室移向陰極室，即從右極室移向左極室，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：H2?2e?+2OH?5.[2021山東高三模擬]某電動(dòng)汽車的鋰離子電池的正極材料為層狀的LiFePO4，負(fù)極材料為LixC6，電解液為LiClO4的丙烯碳酸酯溶液，在充、放電過程中，LiA.充電時(shí)，電極a與電源正極連接，電極b與電源負(fù)極連接B.電池充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiFePO4C.電池工作時(shí)，負(fù)極材料的質(zhì)量減少1.4g，轉(zhuǎn)移0.4D.充電時(shí)，陰極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為xLi[解析]正極材料為層狀的LiFePO4，負(fù)極材料為LixC6，則充電時(shí)，電極a與電源正極連接，電極b與電源負(fù)極連接，故A正確；電池充電時(shí)，電極a是陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為LiFePO4?xe?Li1?xFePO4+x6.碘酸鉀常用作食鹽加碘劑以防止缺碘疾病，也是常用的基準(zhǔn)物質(zhì)和氧化劑。工業(yè)上碘酸鉀可用如圖所示裝置進(jìn)行制備。下列說法錯(cuò)誤的是(A)A.其陽極反應(yīng)式是I?B.該工業(yè)過程中KOH是循環(huán)利用的物質(zhì)C.制得21.4gKIO3D.該工業(yè)過程使用陽離子交換膜[解析]題圖裝置中B極為陽極，電解質(zhì)溶液顯堿性，電極反應(yīng)式為I?+6OH??6e?IO3?+3H2O，故A錯(cuò)誤；該裝置A極（陰極）上水電離出的氫離子放電生成氫氣，同時(shí)產(chǎn)生OH?，右側(cè)鉀離子通過離子交換膜進(jìn)入陰極，陰極產(chǎn)物為H2和KOH，陽極電解液需要KOH，所以該工業(yè)過程中KOH是循環(huán)利用的物質(zhì)，故B正確；21.4gKIO3的物質(zhì)的量為7.[2021山西大同一模]某海水中主要離子的含量如下表，現(xiàn)利用“電滲析法”進(jìn)行淡化，技術(shù)原理如圖所示（兩端為惰性電極，陽膜只允許陽離子通過，陰膜只允許陰離子通過）。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(C)離子Na+K+Ca2+Mg2+Cl?SO4HCO3含量(mg/L9360832001100160001200118A.甲室的電極反應(yīng)式為2ClB.乙室和丁室中部分離子的濃度增大，淡水的出口為bC.當(dāng)戊室收集到22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時(shí)，通過甲室陽膜的離子的物質(zhì)的量一定為2D.淡化過程中易在戊室形成水垢[解析]甲室中的電極為陽極，Cl?放電生成Cl2，甲室的電極反應(yīng)式為2Cl??2e?Cl2↑，A正確；甲室Cl?放電，陽離子從甲室進(jìn)入乙室，戊室的電極反應(yīng)式為2H2O+2e?H2↑+2OH?，陰離子從戊室進(jìn)入丁室，丙室的陽離子進(jìn)入丁室，陰離子進(jìn)入乙室，因此乙室和丁室中部分離子的濃度增大，丙室中得到淡水，其出口為b，B正確；戊室收集到8.[2021江西臨川一模]在2019年第十屆國際二次電池展中，一種以Fe[Fe(A.充電時(shí)，陰極反應(yīng)式