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.docx

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1、热点专攻9电化学中离子交换膜的应用1.(2022全国)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。以下说法错误的选项是()A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反响H2+2MV2+2H+2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生复原反响生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动答案:B解析:该过程是在室温条件下进行的,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A项正确;阴极区发生的是得电子的反响,而左池中发生的是失电子的反响,B项错误;右池为正极区,氮气发生复

2、原反响生成氨气,C项正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项正确。2.(2022天津河西高三模拟)利用电化学原理将有机废水中的乙二胺H2N(CH2)2NH2转化为无毒物质的原理示意图如以下图1所示,同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图2所示。当电池工作时,以下说法正确的选项是()A.图1中H+透过质子交换膜由右向左移动B.工作一段时间后,图2中CuSO4溶液浓度减小C.当Y电极消耗0.5 mol O2时,铁电极质量增大64 gD.X电极反响式为H2N(CH2)2NH2+4H2O+16e-2CO2+N2+16H+答案:C解析:图1是原电池,Y电极上氧气被复原成水

3、,所以Y是正极,氢离子移向正极,H+透过质子交换膜由左向右移动,A项错误;图2是电镀池,CuSO4溶液浓度不变,B项错误;当Y电极消耗0.5molO2时,转移电子2mol,铁电极上发生反响Cu2+2e-Cu,生成1mol铜,电极质量增大64g,C项正确;X是负极,失电子发生氧化反响,电极反响式是H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2+N2+16H+,D项错误。3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如下图。以下说法不正确的选项是():Ni2+在弱酸性溶液中发生水解,氧化性:Ni2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度)。A.石墨棒上发生的电极反响:4OH-4e-O2+2H

4、2OB.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pHC.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小D.假设将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,那么电解反响总方程式发生改变答案:C解析:石墨棒为电解池的阳极,4OH-4e-O2+2H2O,A项正确;由于氧化性Ni2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度),假设H+浓度过大,那么阴极2H+2e-H2,降低Ni的产率,B项正确;电解时,A中Na+透过阳离子膜进入B中,C中Cl-透过阴离子膜进入B中,故B中NaCl溶液的物质的量浓度增大,C项错误;假设将图中阳离子膜去掉,A、B两室合并,C中Cl-将透过阴离子膜向阳极(石墨棒)移动,且阳极电极

5、反响式为2Cl-2e-Cl2,故电解反响总方程式发生改变,D项正确。4.如下图是一种酸性燃料电池酒精检测仪,具有自动吹气流量检测与控制的功能,非常适合进行现场酒驾检测。以下说法不正确的选项是()A.电流由O2所在的铂电极流出B.O2所在的铂电极处发生复原反响C.该电池的负极反响式为CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+D.微处理器通过检测电流大小可计算出被测气体中酒精的含量答案:C解析:燃料电池中燃料在负极反响,氧气在正极反响。氧气在正极发生复原反响,电流由正极通过外电路流向负极,A、B正确;由图示可知,负极反响物为CH3CH2OH(碳元素的平均化合价可视为-2价),生成物为C

6、H3COOH(碳元素的平均化合价可视为0价),由质子交换膜可知溶液呈酸性,负极电极反响式为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,C项错误。5.利用如下图装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。以下说法中正确的选项是()A.a为直流电源的负极B.阴极反响式为2HSO3-+2H2O+2e-S2O42-+2OH-C.阳极反响式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+D.电解时,H+由阴极室通过阳离子交换膜到阳极室答案:C解析:由电解装置图可以看出,与电源a极相连的电极上发生了SO2H2SO4的反响,该反响中S元素化合价升高,失去电子,a极应是阳极,电

7、极反响式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,故a是电源的正极,b为负极,与b相连的电极为阴极,电极反响式为2HSO3-+2H+2e-S2O42-+2H2O,综上所述A、B均不正确,C项正确;电解时H+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,D项错误。6.某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如右),模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。:在直流电源的作用下,双极膜内中间界面层发生水的解离,生成H+和OH-。以下说法错误的选项是()A.电极a连接电源的正极B.B为阳离子交换膜C.电解质溶液采用Na2SO4溶液可防止

8、有害气体的产生D.口排出的是淡水答案:B解析:根据题干信息确定该装置为电解池。阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,所以电极a为阳极,连接电源的正极,A正确;水在双极膜A界面解离后,氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸,B为阴离子交换膜,B错误;电解质溶液采用Na2SO4溶液,电解时生成氢气和氧气,可防止有害气体的产生,C正确;海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动,淡水从口排出,D正确。7.以铅蓄电池为电源,石墨为电极电解CuSO4溶液,装置如右图所示。假设一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出,停止电解。以下说法正确的选项是()A.a为铅蓄电池的负极B.电解过程中SO42-向右侧移动C.电解结束时,左侧溶液质量增大8 gD.铅蓄电池工作时正极电极反响式为PbSO4+2e-Pb+SO42-答案:C解析:Y极有Cu析出,发生复原反响,那么Y极为阴极,b为负极,a为正极,A错误;电解过程中阴离子向阳极移动,B错误;阴极反响式为Cu2+2e-Cu,阳极反响式为4OH-4e-O2+2H2O,当有6.4gCu析出时,转移0.2mole-,左侧生成1.6gO2,同时有0.1mol(9.6g)SO42-进入左侧,那么左侧溶液质量净增加9.6g-1.6g=8g,C正确;铅蓄电池的负极是Pb,正极是PbO2,正极反响式为PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O,D错误。