课时精练27 交换膜在电化学中的运用-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练27交换膜在电化学中的运用1．如图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是(　　)A．H＋通过阳离子交换膜从正极区进入负极区B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化C．负极的电极反应式为2I－－2e－===I2D．总反应为H2S＋O2H2O2＋S【答案】A【解析】由电子流动方向可得，光电极为负极，石墨电极为正极，原电池工作时阳离子向正极区移动，A项错误；由图像可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化，B项正确；负极的电极反应为2I－－2e－===I2，C项正确；通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为H2S＋O2H2O2＋S，D项正确。2．利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示：下列说法错误的是(　　)A．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜B．负极的电极反应式：BH＋8OH－－8e－===B(OH)＋4H2OC．2室流出的溶液中溶质为Na2SO4和K2SO4D．电路中每转移1mol电子，电极2上有32gCu析出【答案】D 【解析】由图中得失电子可知，电极1为负极，电极2为正极，1室中Na＋、K＋透过X膜向2室迁移，SO透过Y膜向2室迁移，故X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜，在2室流出的溶液为Na2SO4和K2SO4溶液，A、C项正确；在原电池中负极发生氧化反应，B项正确；正极发生还原反应，H＋优先于Cu2＋被还原，当转移1mol电子时，得到的Cu可能少于32g，D项错误。3．一种锂电池的工作原理如下图所示，正极反应液可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2＋氧化，自身被还原为SO42-。下列关于该电池说法正确的是(　　)A．电池放电时将电能转化为化学能B．放电时Li＋由正极区移向负极区C．放电时的负极反应为Fe3＋＋e-=Fe2＋D．氧化罐中反应的离子方程式为：2Fe2＋＋S2O82-=2Fe3＋＋2SO42-【答案】D【解析】A项，电池放电是化学能变成电能，A错误；B项，放电时阳离子向正极移动，B错误；C项，放电时，负极失去电子，C错误；D项，根据题意，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2＋氧化，自身被还原为SO42-，离子方程式为2Fe2＋＋S2O82-=2Fe3＋＋2SO42-，D正确；故选D。4．微生物燃料电池(MFC)以厌氧微生物催化氧化有机物(如葡萄糖)，同时处理含Cu2+废水，装置如图所示，下列说法错误的是()A．M极为电池的负极B．温度越高，电池工作效率越高C．N极的电极反应为Cu2++2e-=Cu D．电池工作时，废水中的阴离子总浓度降低【答案】B【解析】A项，根据题意可知该电池放电时葡萄糖被氧化，所以M电极为电池负极，N为电池正极，A项正确；B项，该电池以微生物催化有机物，温度不宜过高，B项错误；C项，N极为正极，铜离子被还原得到Cu，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C项正确；D项，电池工作时，废水中铜离子放电生成铜单质，为平衡电荷，阴离子通过阴离子交换膜向负极，即左池移动，废水中的阴离子总浓度降低，D项正确；故选B。5．利用如图所示装置可制取H2，两个电极均为惰性电极，c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是(　　)A．a为电源的正极B．工作时，OH－向左室迁移C．右室的电极反应式为C2H5OH＋H2O－4e－===CH3COO－＋5H＋D．生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1【答案】D【解析】根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应，左侧电极为阴极，则a为电源的负极，故A错误；工作时，在阴极水放电生成H2和OH－，OH－浓度增大，向右室迁移，故B错误；右室电极为阳极，发生氧化反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成H＋，故C错误；根据得失电子守恒，生成1molH2转移2mol电子，则生成CH3COONa的物质的量为＝0.5mol，H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1，故D正确。6．甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图如下，其总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是()A．电极A是负极，物质a为甲醇B．电池工作时，电解液中的H＋通过质子交换膜向B电极迁移C．放电前后电解质溶液的pH增大 D．b物质在电极上发生的电极反应式为：O2+4eˉ+2H2O＝4OHˉ【答案】D【解析】甲醇的燃料电池，甲醇在负极被氧化，氧气在正极被还原；电子由A流出经过导线流入B，电极A是负极，物质a为甲醇，A正确；H＋应该向正极(B电极)移动，B正确；负极反应：2CH3OH-12eˉ+2H2O=2CO2+12H＋,正极反应3O2+12eˉ+12H＋＝6H2O，反应前后H＋总量没变，但是反应后生成了水，造成了H＋的浓度减小，电解质溶液的pH增大，C正确；酸性环境下，氧气在B电极上发生的电极反应式为：O2+4eˉ+4H＋＝2H2O，D错误。7．肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O。下列说法错误的是()A．电极b发生还原反应B．电流由电极a流出经用电器流入电极bC．物质Y是NaOH溶液D．电极a的电极反应式为N2H4+4OH－－4e－=N2↑+4H2O【答案】B【解析】该燃料电池中，通入燃料肼的电极为负极、通入氧气的电极为正极，电解质溶液呈碱性，则负极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。A项，该燃料电池中通入氧气的电极b为正极，正极上得电子，发生还原反应，故A正确；B项，a为负极、b为正极，电流从正极b经用电器流入负极a，故B错误；C项，b电极上生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入右侧，所以Y为NaOH溶液，故C正确；D项，a电极上肼失电子，发生氧化反应，电极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O，故D正确；故选B。8．一种肼燃料电池的结构如图所示，下列说法正确的是() A．a极是正极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑＋4H2OB．电路中每转移NA个电子，就有1molNa＋穿过膜向正极移动C．b极的电极反应式为H2O2+2e-=2OH-D．用该电池作电源电解饱和食盐水，当得到0.1molCl2时，至少要消耗0.1molN2H4【答案】B【解析】根据图知，a电极上N元素化合价由-2价变为0价，所以a是负极，则b是正极，负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑＋4H2O，正极上电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O。A项，a电极上N元素化合价由-2价变为0价，所以a是负极，负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑＋4H2O，A错误；B项，电路中每转移6.02×1023个电子，根据电荷守恒知，有1molNa+穿过膜向正极移动，B正确；C项，酸性溶液中不能得到OH-，b电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O，C错误；D项，阳极上生成标况下2.24L氯气，其物质的量是0.1mol，根据转移电子守恒得肼的物质的量==0.05mol，D错误；故选B。9．金属(M)－空气电池具有原料易得，能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源，该类电池放电的总反应方程式为：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)2。(已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能)下列说法正确的是()A．电解质中的阴离子向多孔电极移动B．比较Mg、Al、Zn三种金属－空气电池，Mg－空气电池的理论比能量最高C．空气电池放电过程的负极反应式2M－4e－＋4OH－＝2M(OH)2 D．当外电路中转移4mol电子时，多孔电极需要通入空气22.4L(标准状况)【答案】C【解析】A项，原电池中阴离子应该向负极移动，金属M为负极，所以电解质中的阴离子向金属M方向移动，故A错误；B项，电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为×2mol＝mol、×3mol＝mol、×2mol＝mol，所以Al−空气电池的理论比能量最高，故B错误；C项，负极M失电子和OH−反应生成M(OH)2，则正极反应式为2M－4e－＋4OH－＝2M(OH)2，故C正确；D项，由正极电极反应式O2＋2H2O＋4e−＝4OH−有O2～4OH−～4e−，当外电路中转移4mol电子时，消耗氧气1mol，即22.4L(标准状况下)，但空气中氧气只占体积分数21%，所以空气不止22.4L，故D错误；故选C。10．某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是(　　)A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋B．质子交换膜处H＋由右向左移动C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能D．开始放电时b电极附近溶液pH不变【答案】C【解析】该微生物燃料电池可将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，则产物为CO2和N2，根据氧化还原反应原理可知，a电极发生氧化反应，为负极，b电极发生还原反应，为正极。H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，所以H＋由左向右移动，B项错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，C项正确；b电极发生反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，所以b电极附近溶液的pH变大，D项错误。11．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．阳极室溶液由无色变成棕黄色B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4【答案】C【解析】阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。12．储氢可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：C6H12(g)C6H6(g)＋3H2(g)。一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢：下列说法不正确的是()A．多孔惰性电极D为阴极B．从多孔惰性电极E产生的气体是氧气C．高分子电解质膜为阴离子交换膜D．上述装置中生成目标产物的电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12【答案】C 【解析】根据图知，苯中的碳得电子生成环己烷，则D作阴极，E作阳极，所以A是负极、B是正极；该实验的目的是储氢，所以阴极上发生的反应为生产目标产物，阴极上苯得电子在酸性条件下反应生成环己烷。A项，根据分析，可知D为阴极，A正确；B项，阴极上苯和氢离子生成环己烷，氢离子由水产生，同时还生成氧气，所以电极E产生的气体是氧气，B正确；C项，阴极上苯和氢离子生成环己烷，氢离子由水产生，即氢离子通过高分子电解质膜，所以为阳离子交换膜，C错误；D项，该实验的目的是储氢，所以阴极上发生的反应为生产目标产物，阴极上苯得电子和氢离子生成环己烷，所以电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12，D正确；故选C。13．电致变色玻璃以其优异的性能将成为市场的新宠，如图所示五层膜的玻璃电致变色系统，其工作原理是在外接电源下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。(已知：WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均为无色透明，LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均为蓝色)下列有关说法正确的是()A．当B外接电源负极时，膜由无色变为蓝色B．当B外接电源负极时，离子储存层发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4eˉ=Li4Fe4[Fe(CN)6]3C．当A接电源的负极时，此时Li+得到电子被还原D．当A接电源正极时，膜的透射率降低，可以有效阻挡阳光【答案】B【解析】根据题意及图示信息可知，结合电解原理可知，当B外接电源负极时，离子储存层发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4eˉ＝Li4Fe4[Fe(CN)6]3，膜由蓝色变为无色，当A接电源负极时，WO3得电子被还原，发生的电极反应为：WO3+Li++e-=LiWO3，膜由无色变为蓝色。A项，当B外接电源负极时，Fe4[Fe(CN)6]3转化为Li4Fe4[Fe(CN)6]3，膜由蓝色变为无色，A项错误；B项，当B外接电源负极时，根据电解原理可知，离子储存层Fe4[Fe(CN)6]3得电子转化为Li4Fe4[Fe(CN)6]3，发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4eˉ＝Li4Fe4[Fe(CN)6]3，B项正确；C项，当A接电源的负极时，WO3得电子被还原为LiWO3，Li+只是作为电解质溶液导电，未发生氧化还原反应，C项错误；D项，当A接电源正极时，LiWO3失电子发生氧化反应得到WO3，膜由蓝色变为无色，透射率增强，不能有效阻拦阳光，D项错误；故选B。14．多伦多大学EdwardSargent教授团队研发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法。反应在KCl电解液的流动池中进行，示意图如图。电解结束后，将阴阳极电解液输出混合，便可生成环氧乙烷。下列说法正确的是() A．泡沫镍电极连接电源负极B．铂箔电极附近溶液pH下降C．该过程的总反应为CH2=CH2+HOCl→+HClD．当电路中通过1mol电子时，铂箔电极上会产生11.2L气体(标准状况)【答案】D【解析】据图可知泡沫镍电极上Cl-失电子被氧化生成Cl2，所以泡沫镍电极为阳极，则铂箔电极为阴极，电解质溶液为KCl溶液，所以阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气。A项，根据分析可知泡沫镍电极为阳极，应连接电源正极，故A错误；B项，铂箔电极为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生大量氢氧根，所以铂箔电极附近溶液pH升高，故B错误；C项，铂箔电极的产物为H2和KOH，所以阳极区生成的HCl又会反应生成KCl，初始反应物没有HOCl，该物质是阳极产物氯气和水反应生成的，据图可知HOCl中氯元素最终又生成了氯离子，所以该反应的实际反应物只有乙烯和水，最终的生成物为环氧乙烷和氢气，总反应为，故C错误；D项，铂箔电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，转移1mol电子生成0.5mol氢气，标况下体积为11.2L，故D正确；故选D。15．用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是(　　)A．阴极与阳极产生的气体体积比为1∶2B．b极的电极反应式为2H2O－2e－===O2↑＋4H＋C．产品室中发生的反应是B(OH)3＋OH－===B(OH)D．每增加1molH3BO3产品，NaOH溶液增重22g【答案】D 【解析】由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中B(OH)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理论上每生成1mol产品，b极生成1molH＋、a极生成0.5molH2。16．某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是(　　)A．a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极B．离子交换膜为阴离子交换膜C．“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌D．阴极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－【答案】C【解析】由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。17．电渗析法淡化海水装置示意图如下，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是(　　)A．离子交换膜b为阳离子交换膜B．各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水C．通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显D．淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值 【答案】B【解析】图中分析可知，电极1为电解池阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应2H＋＋2e－===H2↑，实线对应的半透膜是阳离子交换膜，虚线对应阴离子交换膜，错误；B项，结合阴阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C项，通电时，阳极电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。1．(2022•山东卷)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是()A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+减少，乙室Co2+增加，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C项，电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；D项，若甲室Co2+减少200mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室Co2+增加300mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。2．“三室法”制备烧碱和硫酸示意图如下，下列说法正确的是()A．电极A为阳极，发生氧化反应B．离子交换膜A为阴离子交换膜C．稀硫酸从c处进，浓溶液从b处出，浓Na2SO4溶液从e处进D．Na+和SO42-迁移的数量和等于导线上通过电子的数量【答案】C【解析】根据题意和装置图，利用“三室法”制备烧碱和硫酸，则两个电极一边产生硫酸，一边产生烧碱，e处加入的应为硫酸钠溶液，钠离子与硫酸根离子通过离子交换膜A、B向两极移动，根据B电极上生成氧气，即电解质溶液中的氧元素，由-2价变为0价，化合价升高失电子，发生氧化反应，则电极B为阳极，硫酸根离子通过离子交换膜B向电极B移动，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则c处加入的为稀硫酸，d处流出的为浓硫酸；电极A为阴极，Na+透过离子交换膜A向电极A移动，a加入的为稀氢氧化钠溶液，b流出的为浓氢氧化钠溶液，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。A项，根据分析，电极A为阴极，发生还原反应，故A错误；B项，Na+透过离子交换膜A向电极A移动，则离子交换膜A为阳离子交换膜，故B错误；C项，稀硫酸从c处进，浓NaOH溶液从b处出，浓Na2SO4溶液从e处进，故C正确；D项，一个电子带一个单位的负电荷，Na+带一个单位的正电荷，硫酸根离子带两个单位的负电荷，Na+迁移的数量等于导线上通过电子的数量，导线上通过电子的数量等于硫酸根离子迁移数量的两倍，故D错误；故选C。3．H2O2和O3都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和O3，产生H2O2和O3的物质的量之比为5：1，下列说法错误的是() A．Y电极电势低于X电极B．膜为质子交换膜C．生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2D．X极处可能还存在其他副反应【答案】A【解析】Y极O元素从-2价升至0价，是阳极，电极反应式：2H2O-4e-=O2+4H+，3H2O-6e-=O3+6H+，X极是阴极，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2；A项，Y是阳极，X极是阴极，Y电极电势比X电极高，A错误；B项，H+由Y极向X极移动，则膜为质子交换膜，B正确；C项，X极是阴极，生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2，C正确；D项，Y极还可能发生的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+，则H2O2和O3的物质的量之比为3：1，故应有其他副反应生成H2O2，才会有5:1，D正确；故选A。4．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是()A．阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2OB．右侧的离子交换膜为阳离子交换膜C．阴极区a%>b%D．阴极产生的气体是氧气【答案】A【解析】A项，由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成FeO42- ，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，A正确；B项，阳极反应消耗阴离子氢氧根离子，向右侧阳极移动，故右侧交换膜为能使阴离子通过的阴离子交换膜，B错误；C项，阴极区水被电解产生H2和OH-，故产出的NaOH浓度变大，a%<b%，C错误；D项，阴极区为水被电解发生还原反应得到电子，生成氢气，D错误；故选A。5．某二氧化氯复合消毒剂发生器的工作原理如图所示。通电后，产生成分为ClO2、Cl2、O3、H2O2的混合气体甲，被水吸收后可制得具有更强的广谱杀菌灭毒能力的二氧化氯复合消毒剂。下列说法正确的是()A．m端为电源正极，隔膜为阴离子交换膜B．产生ClO2的电极反应式为Cl-+5e-+2H2O=ClO2↑+4H+C．通电后d口所在极室pH升高，e口排出NaOH溶液D．标准状况下，b口每收集到2.24L气体乙，电路中转移电子0.4NA【答案】C【解析】左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，溶液丙为NaOH溶液。A项，左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，故A错误；B项，Cl-转化为ClO2发生氧化反应，应是失去电子，故B错误；C项，右室是水放电生成氢气与氢氧根离子，右室pH升高，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，e口排出NaOH溶液，故C正确；D项，标准状况下，b口每收集到2.24L(0.1mol)气体乙，电路中转移电子0.2NA，故选C。6．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是() A．a电极的电极反应为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-B．c、d离子交换膜依次为阳子交换膜和阴离子交换膜C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2++2e-=CuD．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320gNaOH【答案】D【解析】浓差电池放电时，两个电极区的浓度差会逐渐减小，当两个电极区硫酸铜溶液的浓度完全相等时，放电停止，电池放电过程中，Cu(1)电极上发生使Cu2+浓度降低的还原反应，作正极，Cu(2)电极上发生使Cu2+浓度升高的氧化反应，作负极，则在右池的电解池中，a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生还原反应生成H2，b为电解池的阳极，H2O中的OH-失去电子发生氧化反应生成O2。电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度同时由2.5mol·L-1降低到1.5mol·L-1，负极区硫酸铜溶液同时由0.5mol·L-1升到1.5mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2L×(2.5-1.5)mol·L-1=2mol，电路中转移4mol电子，电解池的阴极生成4molOH-，即阴极区可得4mol氢氧化钠，其质量为160g。A项，a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生还原反应生成H2，电极反应为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-，A项正确；B项，因溶液为电中性，a电极附近产生了阴离子，必须让阳离子发生移动，c为阳离子交换膜，b电极附近阴离子减少，必须让阴离子发生移动，d为阴离子交换膜，B项正确；C项，Cu(1)作正极，得到电子，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C项正确；D项，电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液浓度同时由2.5mol·L-1降到1.5mol·L-1，负极区硫酸铜溶液同时由0.5mol·L-1升到1.5mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2L×(2.5-1.5)mol·L-1=2mol，电路中转移4mol电子，电解池的阴极生成4molOH-，即阴极区可得4mol氢氧化钠，其质量为160g，D选项错误；故选D。7．一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是() A．甲为正极，丙为阴极B．丁极的电极反应式为MnO42――e－===MnO4－C．KOH溶液的质量分数：c%>a%>b%D．标准状况下，甲电极上每消耗22.4L气体时，理论上有4molK+移入阴极区【答案】C【解析】A项，通入氧气的电极为电池的正极，与电源正极相连的一极为电解池阳极，所以丙是阴极，故A正确；B项，丁是电解池阳极，MnO42―失电子被氧化为MnO4－，电极反应式是MnO42――e－===MnO4－，故B正确；C项，丙电极上的反应是2H2O+2e−=2OH−+H2↑，电极甲的电极反应式是O2+2H2O+4e−=4OH−，乙电极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，根据溶液流动方向，c%＞b%＞a%，故C错误，D项，标准状况下，甲电极上每消耗22.4L氧气时，转移4mol电子，所以理论上有4molK+移入阴极区，故D正确。8．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________。(2)SO放电的电极反应式为_____________________________________。(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：____________________。【答案】(1)负　硫酸(2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋(3)H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强【解析】根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式，阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋；阴极：2H＋＋2e－===H2↑；所以从C口流出的是H2SO4 。在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。9．H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)写出阳极反应式_________________________________________。(2)A、B、C分别是________离子交换膜、________离子交换膜、________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。(3)阳极室中溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。【答案】(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　(2)阳　阴　阳(3)变小【解析】(1)氢氧根离子在阳极放电，有氧气生成，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)氢氧根离子在阳极放电，有氧气生成，原料室中的次磷酸根离子通过阴离子交换膜进入产品室，阳极室生成的氢离子通过阳离子交换膜进入产品室，二者在产品室结合生成次磷酸(H3PO2)，因此B为阴离子交换膜，A为阳离子交换膜，阴极区内氢离子放电，有氢气生成，原料室中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，生成氢氧化钠。(3)根据2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极室中溶液的酸性增强，pH变小。10．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。(1)当电路中转移amole－时，交换膜左侧溶液中约减少________mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)________(填“＞”“＜”或“＝”)1mol·L－1(忽略溶液体积变化)。(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2L氯气(标准状况)参与反应，则必有________mol________(填离子符号)由交换膜________侧通过交换膜向________侧迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)________________(填“＞”“＜”或“＝”)1mol·L－1(忽略溶液体积变化)。【答案】(1)2a　＞　(2)1　Cl－　右　左　＝【解析】(1)正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，转移amol电子，必有amolCl－沉淀，隔膜只允许氢离子通过，为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有amolH＋向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少2amol离子(amolCl－＋amolH＋)。交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大。(2)n(Cl2)＝0.5mol，n(Cl－)＝1mol。正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，n(e－)＝1 mol，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，交换膜右侧溶液中增加了1mol负电荷(或增加了1molCl－)，左侧减少了1mol负电荷(或减少了1molCl－)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl－)通过交换膜，不允许H＋通过，为了维持电荷平衡，必有1molCl－从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。