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）（原卷版）

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＋S2．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＋＋2SO42-4．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-=CuD．电池工作时，废水中的阴离子总浓度降低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 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＝4OHˉ7．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↑+4H2O8．一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0.1molN2H49．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)2D．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)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)3PO412．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-=C6H1213．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)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22g16．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↑＋O2－17．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0.4NA6．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320gNaOH7．一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：____________________。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”)。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)。