(天津专用)2022高考化学二轮复习热点专攻9电化学中离子交换膜的应用训练(含解析).pdf

天津专用天津专用 20222022 高考化学二轮高考化学二轮复习热点专攻复习热点专攻9 9电化学中离子交电化学中离子交换膜的应用训练含解析换膜的应用训练含解析热点专攻热点专攻 9 9电化学中离子交换膜的应用电化学中离子交换膜的应用1.(20221.(2022全国全国)利用生物燃料电池原理研究室温利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成下氨的合成,电池工作时电池工作时 MVMV2+2+/MV/MV+在电极与酶之间在电极与酶之间传递电子传递电子,示意图如下所示。示意图如下所示。以下说法错误的选项以下说法错误的选项是是()A.A.相比现有工业合成氨相比现有工业合成氨,该方法条件温和该方法条件温和,同时还同时还可提供电能可提供电能B.B.阴极区阴极区,在氢化酶作用下发生反响在氢化酶作用下发生反响H H2 2+2MV+2MVNHNH3 3D.D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动移动答案答案:B B解析解析:该过程是在室温条件下进行的该过程是在室温条件下进行的,因此比现有因此比现有工业合成氨的条件温和工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能同时还能提供电能,A,A 项项正确正确;阴极区发生的是得电子的反响阴极区发生的是得电子的反响,而左池中发而左池中发生的是失电子的反响生的是失电子的反响,B,B项错误项错误;右池为正极区右池为正极区,氮氮气发生复原反响生成氨气气发生复原反响生成氨气,C,C 项正确项正确;左池中产生左池中产生-2-2-2+2+2H2H+2MV+2MV+C.C.正极区正极区,固氮酶为催化剂固氮酶为催化剂,N,N2 2发生复原反响生成发生复原反响生成的氢离子通过交换膜向右池移动的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移即由负极区移向正极区向正极区,D,D 项正确。项正确。2.(20222.(2022天津河西高三模拟天津河西高三模拟)利用电化学原理将有利用电化学原理将有机废水中的乙二胺机废水中的乙二胺HH2 2N(CHN(CH2 2)2 2NHNH2 2 转化为无毒物质转化为无毒物质的原理示意图如以下图的原理示意图如以下图 1 1 所示所示,同时利用该装置同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图再实现镀铜工艺示意图如图 2 2 所示。当电池工作所示。当电池工作时时,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是()+A.A.图图 1 1 中中 H H 透过质子交换膜由右向左移动透过质子交换膜由右向左移动B.B.工作一段时间后工作一段时间后,图图 2 2 中中 CuSOCuSO4 4溶液浓度减小溶液浓度减小C.C.当当 Y Y 电极消耗电极消耗 0.5 mol O0.5 mol O2 2时时,铁电极质量增大铁电极质量增大64 g64 gD.XD.X 电极反响式为电极反响式为H H2 2N(CHN(CH2 2)2 2NHNH2 2+4H+4H2 2O+16eO+16e答案答案:C C解析解析:图图 1 1 是原电池是原电池,Y,Y 电极上氧气被复原成水电极上氧气被复原成水,所所以以 Y Y 是正极是正极,氢离子移向正极氢离子移向正极,H,H 透过质子交换膜透过质子交换膜由左向右移动由左向右移动,A,A 项错误项错误;图图 2 2 是电镀池是电镀池,CuSO,CuSO4 4溶溶液浓度不变液浓度不变,B,B 项错误项错误;当当Y Y电极消耗电极消耗 0.5molO0.5molO2 2时时,转移电子转移电子 2mol,2mol,铁电极上发生反响铁电极上发生反响 CuCu+2e+2e-2CO2CO2 2+N+N2 2+16H+16H+2+2+-Cu,Cu,-3-3-生成生成 1mol1mol 铜铜,电极质量增大电极质量增大 64g,C64g,C 项正确项正确;X;X 是负是负极极,失电子发生氧化反响失电子发生氧化反响,电极反响式是电极反响式是H H2 2N(CHN(CH2 2)2 2NHNH2 2+4H+4H2 2O-16eO-16e-2CO2CO2 2+N+N2 2+16H+16H+,D,D 项错项错误。误。3.3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质NiNi 的原理如下图。以下说法不正确的选项是的原理如下图。以下说法不正确的选项是()2+2+:NiNi 在弱酸性溶液中发生水解在弱酸性溶液中发生水解,氧化性氧化性:Ni:Ni(高浓度高浓度)H)H NiNi(低浓度低浓度)。A.A.石墨棒上发生的电极反响石墨棒上发生的电极反响:4OH:4OH-4e-4e-O O2 2+2H+2H2 2O OB.B.为了提高为了提高 NiNi 的产率的产率,电解过程中需要控制废水电解过程中需要控制废水的的 pHpHC.C.电解过程中电解过程中,B,B 中中 NaClNaCl 溶液的物质的量浓度将溶液的物质的量浓度将不断减小不断减小D.D.假设将图中阳离子膜去掉假设将图中阳离子膜去掉,将将 A A、B B 两室合并两室合并,那么电解反响总方程式发生改变那么电解反响总方程式发生改变答案答案:C C解析解析:石墨棒为电解池的阳石墨棒为电解池的阳极极,4OH,4OH-4e-4e2+2+2+2+-O O2 2+2H+2H2 2O,AO,A 项正确项正确;由于氧化性由于氧化性-4-4-NiNi(高浓度高浓度)H)H NiNi(低浓度低浓度),),假设假设 H H 浓度过大浓度过大,那么阴极那么阴极 2H2H+2e+2e+-2+2+2+2+H H2 2,降低,降低 NiNi 的产率的产率,B,B 项正确项正确;电解时电解时,A,A 中中 NaNa+透过阳离子膜进入透过阳离子膜进入 B B 中中,C,C 中中 ClCl-透过阴离子膜进入透过阴离子膜进入 B B 中中,故故 B B 中中 NaClNaCl 溶液的物质溶液的物质的量浓度增大的量浓度增大,C,C 项错误项错误;假设将图中阳离子膜去假设将图中阳离子膜去掉掉,A,A、B B 两室合并两室合并,C,C 中中 ClCl 将透过阴离子膜向阳极将透过阴离子膜向阳极(石墨棒石墨棒)移动移动,且阳极电极反响式为且阳极电极反响式为2Cl2Cl-2e-2e-ClCl2 2,故电解反响总方程式发生改,故电解反响总方程式发生改变变,D,D 项正确。项正确。4.4.如下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪如下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有具有自动吹气流量检测与控制的功能自动吹气流量检测与控制的功能,非常适合进行非常适合进行现场酒驾检测。以下说法不正确的选项是现场酒驾检测。以下说法不正确的选项是()A.A.电流由电流由 O O2 2所在的铂电极流出所在的铂电极流出B.OB.O2 2所在的铂电极处发生复原反响所在的铂电极处发生复原反响C.C.该电池的负极反响式为该电池的负极反响式为CHCH3 3CHCH2 2OH+3HOH+3H2 2O-12eO-12e中酒精的含量中酒精的含量答案答案:C C-5-5-2CO2CO2 2+12H+12H+D.D.微处理器通过检测电流大小可计算出被测气体微处理器通过检测电流大小可计算出被测气体解析解析:燃料电池中燃料在负极反响燃料电池中燃料在负极反响,氧气在正极反氧气在正极反响。响。氧气在正极发生复原反响氧气在正极发生复原反响,电流由正极通过外电流由正极通过外电路流向负极电路流向负极,A,A、B B 正确正确;由图示可知由图示可知,负极反响负极反响物为物为 CHCH3 3CHCH2 2OH(OH(碳元素的平均化合价可视为碳元素的平均化合价可视为-2-2 价价),),生成物为生成物为 CHCH3 3COOH(COOH(碳元素的平均化合价可视为碳元素的平均化合价可视为 0 0价价),),由质子交换膜可知溶液呈酸性由质子交换膜可知溶液呈酸性,负极电极反负极电极反响式为响式为 CHCH3 3CHCH2 2OH+HOH+H2 2O-4eO-4e-CHCH3 3COOH+4HCOOH+4H+,C,C 项错误。项错误。5.5.利用如下图装置利用如下图装置(电极均为惰性电极电极均为惰性电极)可吸收可吸收SOSO2 2,并用阴极排出的溶液吸收并用阴极排出的溶液吸收 NONO2 2。以下说法中正。以下说法中正确的选项是确的选项是()A.aA.a 为直流电源的负极为直流电源的负极-2 2-B.B.阴极反响式为阴极反响式为 2HS2HSO O-+2H+2H O+2eO+2eS S O O+2OH+2OH2 22 24 43 3C.C.阳极反响式为阳极反响式为 SOSO2 2+2H+2H2 2O-2eO-2eD.D.电解时电解时,H,H+由阴极室通过阳离子交换膜到阳极由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室室答案答案:C C解析解析:由电解装置图可以看出由电解装置图可以看出,与电源与电源 a a 极相连的极相连的电极上发生了电极上发生了 SOSO2 2HH2 2SOSO4 4的反响的反响,该反响中该反响中 S S 元素元素化合价升高化合价升高,失去电子失去电子,a,a极应是阳极极应是阳极,电极反响式电极反响式-6-6-+2 2-S SO O4 4+4H+4H为为 SOSO2 2+2H+2H2 2O-2eO-2ea a 是电源的正极是电源的正极,b,b为负极为负极,与与 b b 相连的电极为阴极相连的电极为阴极,电极反响式为电极反响式为+-2HS2HSO O3 3+2H+2H+2e+2e-+2 2-S SO O4 4+4H+4H,故故A A、B B 均不正均不正+确确,C,C 项正确项正确;电解时电解时 H H 由阳极室通过阳离子交换由阳极室通过阳离子交换膜迁移到阴极室并参与电极反响膜迁移到阴极室并参与电极反响,D,D 项错误。项错误。6.6.某科研小组研究采用某科研小组研究采用 BMEDBMED 膜堆膜堆(示意图如右示意图如右),),模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMEDBMED 膜膜堆包括阳离子交换膜、堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜阴离子交换膜和双极膜(A(A、D)D)。:在直流电源的作用下在直流电源的作用下,双极膜内中间界面层双极膜内中间界面层发生水的解离发生水的解离,生成生成 H H+和和 OHOH-。以下说法错误的选。以下说法错误的选项是项是()2 2-S S2 2O O4 4+2H+2H2 2O,O,综上所述综上所述A.A.电极电极 a a 连接电源的正极连接电源的正极B.BB.B 为阳离子交换膜为阳离子交换膜C.C.电解质溶液采用电解质溶液采用 NaNa2 2SOSO4 4溶液可防止有害气体的溶液可防止有害气体的产生产生D.D.口排出的是淡水口排出的是淡水答案答案:B B-7-7-解析解析:根据题干信息确定该装置为电解池。根据题干信息确定该装置为电解池。阴离子阴离子向阳极移动向阳极移动,阳离子向阴极移动阳离子向阴极移动,所以电极所以电极 a a 为阳为阳极极,连接电源的正极连接电源的正极,A,A 正确正确;水在双极膜水在双极膜 A A 界面解界面解离后离后,氢离子吸引阴离子透过氢离子吸引阴离子透过 B B 膜到左侧形成膜到左侧形成酸酸,B,B 为阴离子交换膜为阴离子交换膜,B,B 错误错误;电解质溶液采用电解质溶液采用NaNa2 2SOSO4 4溶液溶液,电解时生成氢气和氧气电解时生成氢气和氧气,可防止有害可防止有害气体的产生气体的产生,C,C 正确正确;海水中的阴、阳离子透过两海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动侧交换膜向两侧移动,淡水从口排出淡水从口排出,D,D 正确。正确。7.7.以铅蓄电池为电源以铅蓄电池为电源,石墨为电极电解石墨为电极电解 CuSOCuSO4 4溶液溶液,装置如右图所示。装置如右图所示。假设一段时间后假设一段时间后 Y Y 电极上有电极上有 6.46.4g g 红色物质析出红色物质析出,停止电解。以下说法正确的选项停止电解。以下说法正确的选项是是()A.aA.a 为铅蓄电池的负极为铅蓄电池的负极B.B.电解过程中电解过程中C.C.电解结束时电解结束时,左侧溶液质量增大左侧溶液质量增大 8 g8 gD.D.铅蓄电池工作时正极电极反响式为铅蓄电池工作时正极电极反响式为PbSOPbSO4 4+2e+2e答案答案:C C-2 2-S SO O4 4向右侧移动向右侧移动2 2-Pb+SPb+SO O4 4-8-8-解析解析:Y Y 极有极有 CuCu 析出析出,发生复原反响发生复原反响,那么那么 Y Y 极为极为阴极阴极,b,b 为负极为负极,a,a 为正极为正极,A,A 错误错误;电解过程中阴离电解过程中阴离子向阳极移动子向阳极移动,B,B 错误错误;阴极反响式为阴极反响式为 CuCu2+2+2e+2e-Cu,Cu,阳极反响式为阳极反响式为 4OH4OH-4e-4e-O O2 2+2H+2H2 2O,O,当有当有 6.4gCu6.4gCu析出时析出时,转移转移 0.2mole0.2mole,左侧生成左侧生成 1.6gO1.6gO2 2,同时有同时有2 2-0.1mol(9.6g)S0.1mol(9.6g)SO O4 4进入左侧进入左侧,那么左侧溶液质量那么左侧溶液质量净增加净增加 9.6g-1.6g=8g,C9.6g-1.6g=8g,C 正确正确;铅蓄电池的负极是铅蓄电池的负极是Pb,Pb,正极是正极是 PbOPbO2 2,正极反响式为正极反响式为PbOPbO2 2+4H+4H+-2 2-+S+SO O4 4+2e+2ePbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O,DO,D 错误。错误。-9-9-