高考化學(xué)第二輪專項(xiàng)復(fù)習(xí)專題四　選擇題專攻3　電化學(xué)中的多室、多池裝置含答案或解析

電化學(xué)中的多室、多池裝置1.交換膜類型及特點(diǎn)交換膜類型陽膜陰膜雙極膜特定的交換膜允許通過的離子及移動(dòng)方向陽離子移向原電池的正極(電解池的陰極)陰離子移向原電池的負(fù)極(電解池的陽極)中間層中的H2O解離出H+和OH-，H+移向原電池的正極(電解池的陰極)，OH-移向原電池的負(fù)極(電解池的陽極)只允許特定的離子或分子通過，如質(zhì)子交換膜只允許H+通過，氯離子交換膜只允許Cl-通過通性無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極2.離子交換膜的作用如：(1)三室式電滲析法處理Na2SO4廢水①陰極產(chǎn)生氫氣；陽離子Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極區(qū)。②陽極產(chǎn)生氧氣，陰離子SO4③離子交換膜的作用：平衡電荷，使產(chǎn)品NaOH和H2SO4分開，不反應(yīng)。(2)形成濃差電池①左池為稀AgNO3溶液，左側(cè)Ag電極為負(fù)極，右池為濃AgNO3溶液，右側(cè)Ag電極為正極。只有兩邊AgNO3溶液濃度不同，才能形成濃差電池。②正、負(fù)電極均為Ag單質(zhì)。隨著反應(yīng)進(jìn)行，左右兩池濃度的差值逐漸減小，外電路中電流將減小，電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度逐漸變小。當(dāng)左右兩側(cè)離子濃度相等時(shí)，電池將停止工作，不再有電流產(chǎn)生，此時(shí)溶液中左、右兩邊硝酸銀溶液的物質(zhì)的量濃度相等。③離子交換膜的作用是不允許Ag+穿過，只允許NO3?通過，所以是陰離子交換膜。負(fù)極Ag失電子變成Ag+，為了平衡電荷，正極區(qū)的N(3)物質(zhì)制備中的離子交換膜次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]廣泛用于化學(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，原理如圖：①根據(jù)產(chǎn)物Co(H2PO2)2確定離子移動(dòng)方向；Co2+向產(chǎn)品室移動(dòng)，A是陽離子交換膜；H2PO2②Co為陽極，陽極反應(yīng)式為Co-2e-=Co2+。③石墨為陰極，陰極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+移向陰極，C是陽離子交換膜。1.(2024·湖北，14)我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種雙位點(diǎn)PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學(xué)催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉(zhuǎn)化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2?+H2O。Cu電極上發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)為[OCHA.電解一段時(shí)間后陽極區(qū)c(OH-)減小B.理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離C.陽極總反應(yīng)式為2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區(qū)存在反應(yīng)H2C2O4+2H++2e-=OHCCOOH+H2O2.(2024·黑吉遼，12)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統(tǒng)電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應(yīng)速率緩慢的問題，科技工作者設(shè)計(jì)耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應(yīng)機(jī)理為。下列說法錯(cuò)誤的是()A.相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍B.陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.電解時(shí)OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動(dòng)D.陽極反應(yīng)：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑3.(2023·湖北，10)我國科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h-1。下列說法錯(cuò)誤的是()A.b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.離子交換膜為陰離子交換膜C.電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmol·h-14.(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)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++2H

答案精析精練高考真題1.B[由題意可知，Cu電極為陽極，電極總反應(yīng)為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，陽極區(qū)消耗OH-、同時(shí)生成H2O，c(OH-)減小，A、C正確；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應(yīng)生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O，陰極總反應(yīng)為H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離，B錯(cuò)誤、D正確。]2.A[據(jù)圖示可知，b電極上HCHO轉(zhuǎn)化為HCOO-，HCHO發(fā)生氧化反應(yīng)，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應(yīng)物，陽極反應(yīng)：①HCHO+OH--e-=HCOOH+12H2↑，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應(yīng)：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí)，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2；而傳統(tǒng)電解水：2H2O2H2↑+O2↑，轉(zhuǎn)移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的2倍，故A錯(cuò)誤、B正確；由電極反應(yīng)式可知，電解過程中陰極生成OH-，OH-通過陰離子交換膜向陽極移動(dòng)，即向b極方向移動(dòng)，故C正確；由分析可知陽極反應(yīng)為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正確。]3.D[b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；該裝置工作時(shí)陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-濃度不變，則陰極產(chǎn)生的OH-要通過離子交換膜進(jìn)入陽極室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜，故B正確；電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中動(dòng)能高的水以“汽”的形式穿過PTFE膜，為電解池補(bǔ)水，故C正確；由電解總反應(yīng)可知，每生成1molH2速率也應(yīng)是xmol·h-1，故D錯(cuò)誤。]4.A[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