1、第第 32 讲讲多池、多室的电化学装置多池、多室的电化学装置 复习目标1.掌握多池连接的分析应用。2.了解离子交换膜的分类及特点。3.理解离子交换膜在装置 中的作用。4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。 考点一考点一多池串联的两大模型及原理分析多池串联的两大模型及原理分析 1常见串联装置图 模型一外接电源与电解池的串联(如图) A、B 为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 模型二原电池与电解池的串联(如图) 显然两图中，A 均为原电池，B 均为电解池。 2“串联”类装置的解题流程 1(2020长春质检)下图装置中 a、b、c、d 均为 Pt 电极。电解过程中，电极 b 和 d
2、上没有气体逸出， 但质量均增大，且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是() 选 项 XY A Mg SO4 CuSO4 B Ag NO3 Pb(NO3)2 C FeS O4 Al2(SO4)3 D CuS O4 AgNO3 答案B 解析A 项，当 X 为 MgSO4时，b 极上生成 H2，电极质量不增加，错误；C 项，X 为 FeSO4，Y 为 Al2(SO4)3，b、d 极上均产生气体，错误；D 项，b 极上析出 Cu，d 极上析出 Ag，其中 d 极增加的质量大 于 b 极增加的质量，错误。 2如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH 4)。下列说法不正确的是() A乙是电能转变为
3、化学能的装置 B含氮离子氧化时的离子方程式为 3Cl22NH 4=N26Cl 8H C若生成 H2和 N2的物质的量之比为 31，则处理后废水的 pH 减小 D电池工作时，甲池中的 Na 移向 Mg 电极 答案D 3某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流 表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入 CH3OH 电极的电极反应式为 _。 (2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为 _。 (3)当乙池中 B 极质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上
4、消耗 O2的体积为_mL(标准状况下)，丙池 中_极析出_g 铜。 (4)若丙池中电极不变， 将其溶液换成 NaCl 溶液， 电键闭合一段时间后， 甲中溶液的 pH 将_(填 “增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的 pH 将_(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案(1)原电池CH3OH6e 8OH=CO2 36H2O (2)阳极4AgNO32H2O= 电解 4AgO24HNO3 (3)280D1.60(4)减小增大 解析(1)甲池为原电池，通入 CH3OH 的电极为负极，电极反应式为 CH3OH6e 8OH=CO2 3 6H2O。 (2)乙池中电解 AgNO3溶液，其中 C 作阳极，Ag
5、作阴极，总反应式为 4AgNO32H2O= 电解 4AgO2 4HNO3。 (3)根据各电极上转移的电子数相同，得 n(Ag)4n(O2)2n(Cu)，故 V(O2)1 4 5.40 108 22.4 L0.28 L 280 mL，m(Cu)1 2 5.40 108 64 g1.60 g。(4)若丙中电极不变，将其溶液换成 NaCl 溶液，根据丙中总反 应 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2，则溶液 pH 增大，而甲中总反应为 2CH3OH3O2 4KOH=2K2CO36H2O，溶液 pH 减小。 多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解
6、池；与 原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反 应。 考点二考点二多室隔膜在电化学中的应用多室隔膜在电化学中的应用 常见的离子交换膜 1含义和作用 (1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。 (2)作用：能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 2分类和应用 1用下面的装置制取 NaOH、H2和 Cl2，此装置有何缺陷？ 答案缺陷 1：Cl2和 H2混合而引起爆炸； 缺陷 2：Cl2与 NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量。 2用下图装
7、置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？ 答案(1)平衡电荷，形成闭合回路； (2)防止 Cl2和 H2混合而引起爆炸； (3)避免 Cl2与 NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量； (4)避免 Cl 进入阴极区导致制得的 NaOH 不纯。 题组一“隔膜”在新型电池中的应用 1(2020黔东南州模拟)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是() A该装置能实现化学能 100%转化为电能 B电子移动方向：a 极b 极质子交换膜a 极 Ca 电极的电极反应式为：CH3OCH33H2O12e =2CO212H D当 b 电极消耗 22.4 L O
8、2时，质子交换膜有 4 mol H 通过 答案C 解析A 项，化学能转化为热能和电能，不可能 100%转化为电能，错误；B 项，电子不能经过电解 质溶液，所以电子由 a 极 导线 b 极，错误；C 项，a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为 CH3OCH3 12e 3H2O=2CO212H，正确；D 项，气体所处状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过 H的 物质的量无法求出，错误。 2(2020青岛高三模拟)2019 年 3 月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理图所示。 下列说法不正确的是() A放电时，B 电极反应式：I22e =2I B放电时，电解质储罐中离子总浓度增大
9、CM 为阳离子交换膜，N 为阴离子交换膜 D充电时，A 极增重 65 g 时，C 区增加的离子数为 4NA 答案C 解析放电时，B 电极为正极，I2得到电子生成 I ，电极反应式为 I22e=2I，A 项正确；放电时， 左侧即负极，电极反应式为 Zn2e =Zn2，所以电解质储罐中的离子总浓度增大，B 项正确；离子交换 膜的作用是防止 I2、Zn 接触发生反应，负极区生成 Zn2 ，正极区生成 I ，所以 Cl通过 M 膜进入负极区，K通过 N 膜进入正极区，所以 M 为阴离子交换膜，N 为阳离子 交换膜，C 项错误；充电时，A 极的电极反应式为 Zn2 2e=Zn，A 极增重 65 g，转移
10、 2 mol 电子，所 以 C 区增加 2 mol K 、2 mol Cl，离子总数为 4NA，D 正确。 题组二“双室”电解池的应用 3 (2020合肥第一次教学质量检测)利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。 可用电解 LiCl 溶液制备 LiOH，装置如图所示。下列说法正确的是() A电极 B 连接电源正极 BA 极区电解液为 LiCl 溶液 C阳极反应式为 2H2O2e =H22OH D每生成 1 mol H2，有 1 mol Li 通过该离子交换膜 答案B 解析由题意知，电解 LiCl 溶液制备 LiOH，由于电极 B 生成氢气，A 与 B 用阳离子交换膜隔开，所 以
11、B 为阴极，B 极区为 LiOH 溶液，A 极区为 LiCl 溶液，A 项错误，B 项正确；阳极反应式为 2Cl 2e =Cl2，C 项错误；每生成 1 mol H2，有 2 mol Li 通过该离子交换膜，D 项错误。 4(2020四川宜宾诊断)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。工业常用惰性电极电 解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是() Ab 电极应该接电源的负极 Ba 电极的电极反应式 2HSO 32H 2e=S2O2 42H2O C装置中所用离子交换膜为阳离子交换膜 D电路中每转移 1 mol 电子，消耗 SO2的体积为 11
12、.2 L 答案BC 解析NaHSO3在 a 电极被还原生成 Na2S2O4，则 a 电极是阴极，b 电极是阳极，故 b 电极接电源的正 极，A 错误；a 电极发生还原反应，HSO 3被还原生成 S2O2 4，电极反应式为 2HSO 32H 2e=S2O2 4 2H2O，B 正确；b 电极是阳极，电极反应式为 SO22H2O2e =4HSO2 4，阳极生成 H ，阴极消耗 H， 为维持溶液呈电中性，H 透过离子交换膜向阴极迁移，则该离子交换膜是阳离子交换膜，C 正确；电路中 每转移 1 mol 电子，阳极消耗 0.5 mol SO2，在标准状况下的体积为 11.2 L，题目未指明 SO2是否处于
13、标准 状况下，D 错误。 题组三“多室”电解池的应用 5(2020长春质检)某科研小组研究采用 BMED 膜堆(示意图如下)，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)。已知：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。下列说法错误的是( ) A电极 a 连接电源的正极 BB 为阳离子交换膜 C电解质溶液采用 Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 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
14、 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，可避免有害气体的产生，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。 6 (2020河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质， 利用下面的双膜(阴 离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述正确的是() A电极 a 为纯铜，电极 b 为粗铜 B甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D当电路中通过 1 mol 电子时，可生
15、成 32 g 纯铜 答案AD 解析由题意结合电解原理可知，电极 a 是阴极，为纯铜，电极 b 是阳极，为粗铜，A 项正确；甲膜 为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B 项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质 进入阴极区，C 项错误；当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 0.5 mol 纯铜，其质量为 32 g，D 项正确。 7四室式电渗析法制备盐酸和 NaOH 的装置如图所示。a、b、c 为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子 交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是() Ab、c 分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 B通电后室中的 Cl 透过 c
16、 迁移至阳极区 C、四室中的溶液的 pH 均升高 D电池总反应为 4NaCl6H2O= 电解 4NaOH4HCl2H2O2 答案D 解析由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定 向移动，阳离子向左定向移动，阳极上 H2O 放电生成 O2和 H ，阴极上 H2O 放电生成 H2和 OH；H透过 c，Cl 透过 b，二者在 b、c 之间的室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以 b、c 分别为阴离子交换膜和阳离 子交换膜；Na 透过 a，NaOH 的浓度变大，所以 a 是阳离子交换膜，故 A、B 两项均错误；电解一段时间 后，中的溶液的 c(OH )升高，pH 升高
17、，中为 NaCl 溶液，pH 不变，中有 HCl 生成，故 c(H)增大， pH 减小，中 H 移向，H2O 放电生成 O2，使水的量减小，c(H)增大，pH 减小，C 错误。 (1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 (2)在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方 面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要 目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯 度或防止造成危险等。 考点三考点三电化学原理的相关计算电化学原理的相关计算 电化学综合计算的三种
18、常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电 子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式： 4e 2222 ()2Cl BrIO 、 2 2H2C 4 u4AgM n 阳极产物阴极产物 (式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极
19、反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的 电化学计算问题。 1500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(NO 3)0.6 molL 1，用石墨作电极电解此溶液，当通电 一段时间后，两极均收集到 2.24 L 气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为 500 mL，下列说法正确的 是() A原混合溶液中 c(K )为 0.2 molL1 B上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C电解得到的 Cu 的物质的量为 0.05 mol D电解后溶液中 c(H )为 0.2 molL1 答案A 解析石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为 4OH 4e
20、=2H2OO2，阴 极先后发生两个反应：Cu2 2e=Cu,2H2e=H2。从收集到 O2为 2.24 L 可推知上述电解过程中 共转移 0.4 mol 电子，而在生成 2.24 L H2的过程中转移 0.2 mol 电子，所以 Cu2 共得到 0.4 mol0.2 mol 0.2 mol 电子，电解前 Cu2 的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下 守恒关系：c(K )2c(Cu2)c(NO 3)，c(K )c(H)c(NO 3)，不难算出：电解前 c(K )0.2 molL1，电 解后 c(H )0.4 molL1。 2(2020山东师大附中模拟)
21、某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的 实验装置如图所示，下列叙述正确的是() AX 极的电极反应式：Pb2e SO2 4=PbSO4 B铅蓄电池工作时，每转移 2 mol 电子，消耗 196 g H2SO4 C电解池的反应仅有 2Al6H2O= 电解 2Al(OH)33H2 D每消耗 103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有 11.2 L H2生成 答案AB 解析由图可知，电解池中，Al 电极上发生氧化反应生成 Al3 和 O2，H2O 在 Fe 电极上被还原生成 H2，则 Al 电极是阳极，Fe 电极是阴极，Y 极是正极，X 极是负极，则 X 极的电极反应式为 P
22、b2e SO2 4=PbSO4，A 正确；铅蓄电池工作时，电池总反应式为 PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，则转 移 2 mol 电子时消耗 2 mol H2SO4，其质量为 196 g，B 正确；由图可知，Al 电极上除生成 Al3 外，还生成 O2，Fe 电极上生成 H2和 OH ，故电解池中还发生反应：2H2O= 电解 2H2O2，C 错误；消耗 103.5 g(即 0.5 mol)Pb 时，电路中转移 1 mol 电子，则阴极上逸出 0.5 mol H2，题目未指明气体所处状况，H2的体积不 确定，D 错误。 3在如图所示的装置中，若通直流电 5 min 时，铜电极的质量
23、增加 2.16 g。试回答下列问题。 (1)电源中 X 电极为直流电源的_极。 (2)pH 变化：A_，B_，C_。(填“增大”“减小”或“不变”) (3)通电 5 min 时，B 中共收集 224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为 200 mL，则通电前 CuSO4溶液 的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。 (4)常温下，若 A 中 KCl 足量且溶液的体积也是 200 mL，电解后，溶液的 pH 为_(设电解前 后溶液体积无变化)。 答案(1)负(2)增大减小不变 (3)0.025 molL 1 (4)13 解析(1)三个装置是串联的电解池。电解 AgNO3溶液时，Ag 在阴
24、极发生还原反应变为 Ag，所以质 量增加的铜电极是阴极，则银电极是阳极，Y 是正极，X 是负极。 (2)电解 KCl 溶液生成 KOH，溶液 pH 增大；电解 CuSO4溶液生成 H2SO4，溶液 pH 减小；电解 AgNO3 溶液，银为阳极，不断溶解，Ag 浓度基本不变，pH 不变。 (3)通电 5 min 时，C 中析出 0.02 mol Ag，电路中通过 0.02 mol 电子。B 中共收集 0.01 mol 气体，若该 气体全为氧气，则电路中需通过 0.04 mol 电子，电子转移不守恒，因此，B 中电解分为两个阶段，先电解 CuSO4溶液，生成 O2，后电解水，生成 O2和 H2，B
25、 中收集到的气体是 O2和 H2的混合物。设电解 CuSO4 溶液时生成 O2的物质的量为 x， 电解 H2O 时生成 O2的物质的量为 y， 则 4x4y0.02 mol(电子转移守恒)， x3y0.01 mol(气体体积之和)，解得 xy0.002 5 mol，所以 n(CuSO4)20.002 5 mol0.005 mol， c(CuSO4)0.005 mol 0.2 L 0.025 molL 1。 (4)通电 5 min 时， A 中放出 0.01 mol H2， 溶液中生成 0.02 mol KOH， c(OH )0.02 mol 0.2 L 0.1 molL 1，pH13。 (1)
26、同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。 (2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。 上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电 子数相等计算。 12020新高考全国卷(山东)，10微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理 有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以 NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有 机废水(以含 CH3COO 的溶液为例)。下列说法错误的是( ) A负极反应为 CH3COO 2H2O8e=2CO27H B隔膜 1 为阳离子交
27、换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C当电路中转移 1 mol 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5 g D电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 21 答案B 解析由装置示意图可知，负极区 CH3COO 发生氧化反应生成 CO2和 H，A 项正确；隔膜 1 为阴离 子交换膜，隔膜 2 为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡 化的目的，B 项错误；电路中有 1 mol 电子通过，则电解质溶液中有 1 mol 钠离子移向正极，1 mol 氯离子 移向负极，C 项正确；负极产生 CO2：CH3COO 2H2O8e=2CO27H，正极产生 H2：2H2
28、e =H2，根据电荷守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为 21，D 项正确。 22020新高考全国卷(山东)，13采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水 的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是() A阳极反应为 2H2O4e =4HO2 B电解一段时间后，阳极室的 pH 未变 C电解过程中，H 由 a 极区向 b 极区迁移 D电解一段时间后，a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2等量 答案D 解析A 项，根据题图可知，a 极为阳极，其反应式为 2H2O4e =4HO2，正确；B 项，阳极 室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室 pH 保持不变，正确
29、；C 项，电解过程中阳离子移向 阴极，故 H 移向 b 极区，正确；D 项，根据电极反应式：阳极反应为 2H2O4e=4HO2，阴极反 应为 2H O22e=H2O2，故 a 极生成的 O2与 b 极反应的 O2不等量，错误。 32018全国卷，27(3)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下 列问题： 制备 Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 SO2碱吸收液中含有 NaHSO3和 Na2SO3。 阳极的电极反应式为_。电解后，_室的 NaHSO3浓度增加。将该室溶液 进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。 答案2H2O4e =4HO2
30、a 解析阳极上 H2O 放电生成 O2和 H ，电极反应式为 2H2O4e=O24H，电解过程中 H透过 阳离子交换膜进入 a 室，故 a 室中 NaHSO3浓度增加。 42019北京，27(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接 K1或 K2，可交替得到 H2和 O2。 制 H2时，连接_。产生 H2的电极反应式是_。 改变开关连接方式，可得 O2。 结合和中电极 3 的电极反应，说明电极 3 的作用：_ _。 答案K12H2O2e =H22OH 制H2时， 电极3发生反应： Ni(OH)2OH e=NiOOH H2O。制 O2时，上述电极反应逆向进行，使电
31、极 3 得以循环使用 解析电解碱性电解液时，H2O 电离出的 H 在阴极得到电子产生 H2，根据题图可知电极 1 与电池 负极连接，为阴极，所以制 H2时，连接 K1，产生 H2的电极反应式为 2H2O2e =H22OH。制备 O2时碱性电解液中的 OH 失去电子生成 O2，连接 K2，O2在电极 2 上产生。连接 K1时，电极 3 为电解池 的阳极，Ni(OH)2失去电子生成 NiOOH，电极反应式为 Ni(OH)2e OH=NiOOHH2O，连接 K2时， 电极 3 为电解池的阴极，电极反应式为 NiOOHe H2O=Ni(OH)2OH，使电极 3 得以循环使用。 一、选择题：每小题只有一
32、个选项符合题意。 1 (2020山东师大附中期中)某种酒精检测仪的传感器采用 Pt 作为电极， 其燃烧室内充满特种催化剂。 某同学用该乙醇燃料电池作为电源设计如图所示电解实验装置。 下列说法不正确的是() Aa 电极为负极，d 电极为阴极 Bb 电极的电极反应式为 O24H 4e=2H2O C当装置中生成 11.2 L(标准状况)Cl2时，有 0.5 mol H 通过装置中的质子交换膜 D当装置中生成 6.0 g CH3COOH 时，装置中 CuSO4溶液的质量减少 16 g 答案C 解析乙醇燃料电池中，O2通入 b 电极区，乙醇蒸气通入 a 电极区，则 a 电极是负极，b 电极是正极， 从而
33、推知，d 电极是阴极，A 正确；b 电极是正极，O2得电子发生还原反应，电解液呈酸性，则正极反应 式为 O24H 4e=2H2O，B 正确；装置中电解饱和氯化钠溶液，生成标准状况下 11.2 L Cl2(即 0.5 mol)，电路中通过 1 mol 电子，据得失电子守恒和溶液呈电中性可知，装置中有 1 mol H 透过质子交换 膜向右迁移，C 错误；装置中负极反应式为 CH3CH2OHH2O4e =CH3COOH4H，生成 6.0 g CH3COOH(即 0.1 mol)时，电路中通过 0.4 mol 电子，装置中阳极反应式为 2H2O4e =4HO2，阴 极反应式为 Cu2 2e=Cu，据得
34、失电子守恒推知，放出 0.1 mol O2、析出 0.2 mol Cu，故装置中溶液 减少的质量为 0.1 mol32 gmol 10.2 mol64 gmol116 g，D 正确。 2(2020山东菏泽模拟)用石墨烯锂硫电池电解制备 Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为 16LixS8=8Li2Sx(2x8)，电解池两极材料分别为 Fe 和石墨，工作一段时间后，右侧玻璃管中产生大 量的白色沉淀。下列说法不正确的是() AX 是铁电极，发生氧化反应 B电子流动的方向：BY，XA C正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li2S4 D锂电极减重 0.14 g 时，电解池中溶液减
35、重 0.18 g 答案D 解析电解法制备 Fe(OH)2，则铁作阳极，根据题给总反应可知，金属锂发生氧化反应，作电池的负 极，所以 Y 为阴极，故 X 是铁电极，故 A 项正确；电子从原电池的负极流至电解池的阴极，然后从电解 池的阳极流回到原电池的正极，即电子从 B 电极流向 Y 电极，从 X 电极流回 A 电极，故 B 项正确；由图 示可知，电极 A 发生了还原反应，即正极可发生反应：2Li2S62Li 2e=3Li2S4，故 C 项正确；锂电 极减重 0.14 g，则电路中转移 0.02 mol 电子，电解池中发生的总反应为 Fe2H2O= 电解 Fe(OH)2H2，所 以转移 0.02
36、mol 电子时，电解池中溶液减少 0.02 mol H2O，即减轻 0.36 g，故 D 项错误。 3用石墨电极完成下列电解实验。 实验一实验二 装 置 现 象 a、 d 处试纸变蓝； b 处变红， 局部褪色；c 处无明显变化 两个石墨电极附近有气泡 产生；n 处有气泡产生 下列对实验现象的解释或推测不合理的是() Aa、d 处：2H2O2e =H22OH Bb 处：2Cl 2e=Cl2 Cc 处发生了反应：Fe2e =Fe2 D根据实验一的原理，实验二中 m 处能析出铜 答案B 解析A 项，a、d 处试纸变蓝，说明溶液显碱性，是溶液中的水放电生成氢气和氢氧根离子造成的， 正确；B 项，b 处
37、变红，局部褪色，说明是溶液中的氯离子放电生成氯气同时与 H2O 反应生成 HClO 和 H ，发生的反应为 Cl2eH2O=HClOH，错误；C 项，c 处为阳极，铁失去电子生成亚铁离子，正 确；D 项，实验一中 ac 形成电解池，bd 形成电解池，所以实验二中也形成电解池，n(钢珠右面)有气泡生 成，为阴极产生氢气，n 的另一面(钢球左面)为阳极产生 Cu2 ，Cu2在 m 的右面得电子析出铜，正确。 4 (2020太原质检)采用电化学法还原 CO2， 是一种使 CO2资源化的方法。 如图是利用此法制备 ZnC2O4 的示意图(电解液不参与反应)。下列说法正确的是() AZn 与电源的负极相
38、连 BZnC2O4在交换膜右侧生成 C电解的总反应式为 2CO2Zn= 电解 ZnC2O4 D通入 11.2 L CO2时，转移 0.5 mol 电子 答案C 解析电解过程中 Zn 被氧化，作阳极，所以 Zn 与电源的正极相连，A 错误；Zn2 透过阳离子交换膜 到达左侧与生成的 C2O 2 4形成 ZnC2O4，B 错误；没有给出气体所处的温度和压强，D 错误。 5(2020湖北宜昌部分示范高中教学协作体期中)现有二氧化硫空气质子交换膜燃料电池，其原理 如图所示。下列说法不正确的是() (注：质子指 H ，质子交换膜仅允许 H通过) APt2 电极附近发生的反应为 O24e 2H2O=4OH
39、 B该电池工作时质子从 Pt1 电极经过内电路流到 Pt2 电极 CPt1 电极附近发生的反应为 SO22H2O2e =SO2 44H D该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合 答案A 解析酸性条件下，氧气得电子生成水，则 Pt2 电极附近发生的反应为 O24e 4H=2H2O，A 项 错误；放电时，质子向正极移动，Pt1 电极为负极，Pt2 电极为正极，则该电池工作时质子从 Pt1 电极经过 内电路流到 Pt2 电极，B 项正确；Pt1 电极通入 SO2，SO2在负极失电子生成 SO2 4，则 Pt1 电极附近发生的 反应为 SO22H2O2e =SO2 44H ，C 项正确；二氧化硫
40、空气质子交换膜燃料电池吸收了空气中的 二氧化硫，起到了环保的作用，产物中有硫酸，而且发电，实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合， D 项正确。 6(2020天津高三模拟)在混合导体透氧膜反应器中只需一步就可同时制备氨合成气(N2、H2)和液体燃 料合成气(CO、H2)，其工作原理如图所示，下列说法错误的是() A膜侧发生的反应为 H2O2e =H2O2、O24e=2O2 B膜侧相当于原电池的负极 C膜侧发生的反应为 CH4O2 2e=2H2CO D膜侧每消耗 1 mol CH4，膜侧一定生成 1 mol H2 答案D 解析膜侧， H2O 和 O2在正极均发生还原反应， 结合题图可写出其电极反
41、应式为 H2O2e =H2 O2 、 O24e=2O2， A 项正确； 原电池中阴离子由正极向负极移动， 结合题图中 O2的移动方向可知， 膜侧相当于原电池的正极，膜侧相当于原电池的负极，B 项正确；膜侧 CH4发生氧化反应，其电极 反应式为 CH4O2 2e=2H2CO，C 项正确；膜侧发生的反应为 H2O2e=H2O2、O24e =2O2，膜侧发生的反应为 CH4O22e=2H2CO，则膜侧每消耗 1 mol CH4，膜侧生成的 H2小于 1 mol，D 项错误。 7三室式电渗析法处理含 Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在 直流电场的作用下，两膜中
42、间的 Na 和 SO2 4可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间 隔室。 下列叙述正确的是() A通电后中间隔室的 SO 2 4向正极迁移，正极区溶液 pH 增大 B该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4产品 C负极反应为 2H2O4e =O24H，负极区溶液 pH 降低 D当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.5 mol 的 O2生成 答案B 解析电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，即 SO 2 4向正极区移动，Na 向负极区移动， 正极区水电离的 OH 发生氧化反应生成氧气，H留在正极区，该极得到 H2SO4产品，溶液 pH 减
43、小，负极 区水电离的 H 发生还原反应生成氢气，OH留在负极区，该极得到 NaOH 产品，溶液 pH 增大，故 A、C 错误，B 正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的方程式可计算出当电路中通过 1 mol 电子的电量时， 会有 0.25 mol 的 O2生成，D 错误。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 8用 Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺 叫再生循环脱硫法。 其中阴、 阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示， 则下列有关说法不正确的是() AX 为直流电源的负极，Y 为直流电源的正极 B阳极区 pH 增大 C图中的 ba
44、，错误；D 项，阳极产物为 H2SO4，阴极产物为 H2，正确。 9硼酸(H3BO3)可以通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备，工作原理如图所示。下列有关表述错误的 是() AM 室的电极反应式为 2H2O4e =O24H BN 室中，进口和出口的溶液浓度大小关系为 a%b% Cb 膜为阴离子交换膜，产品室发生反应为 H B(OH)4=H3BO3H2O D理论上每生成 1 mol H3BO3，阴极室可生成 5.6 L(标准状况)气体 答案D 解析由题意知，通过电解 NaB(OH)4溶液的方法制备硼酸，左边为阳极室，右边为阴极室。阳极上 水失电子生成 O2和 H ， 所以 a 膜为阳离子交换
45、膜、 b 膜为阴离子交换膜， 产品室发生反应为 HB(OH)4 =H3BO3H2O；阴极上水得电子生成 H2和 OH，c 膜为阳离子交换膜，所以电解后氢氧化钠溶液的浓 度变大。M 室发生的电极反应式为 2H2O4e =O24H，A 项正确；N 室中，进口和出口的溶液浓度 大小关系为 a%b%，B 项正确；b 膜为阴离子交换膜，产品室发生反应为 H B(OH)4=H3BO3H2O， C 项正确；理论上每生成 1 mol 产品，电路中转移 1 mol 电子，阴极室可生成 0.5 mol H2，在标准状况下体 积为 11.2 L，D 项错误。 10(2020湖北四地七校联考)某地海水中主要离子的质量
46、浓度如下表，现利用“电渗析法”对海水进 行淡化，技术原理如图所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。下列有 关说法错误的是() 离子 Na K C a2 M g2 Cl S O2 4 HC O 3 质量浓度/(mgL 1) 9 360 8 3 2 00 1 100 16 000 1 200 118 A甲室的电极反应式：2Cl 2e=Cl2 B淡化过程中易在戊室形成水垢 C乙室和丁室中部分离子的浓度增大，淡水的出口为 b D当戊室收集到 22.4 L(标准状况)气体时，通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为 2 mol 答案D 解析由图可知，甲室电极与电源正极相连，为阳极
47、室，Cl 放电能力大于 OH，所以阳极的电极反 应式为 2Cl 2e=Cl2，故 A 正确；由图可知，戊室电极与电源负极相连，为阴极室，开始电解时， 阴极上水得电子生成氢气同时生成 OH ，生成的 OH和 HCO 3反应生成 CO2 3，与 Ca2 反应生成 CaCO3 沉淀，OH 和 Mg2反应生成 Mg(OH)2，CaCO3和 Mg(OH)2是水垢的成分，故 B 正确；阳膜只允许阳离子 通过，阴膜只允许阴离子通过，电解时丙室中阴离子移向乙室，阳离子移向丁室，所以丙室中物质主要是 水，则淡水的出口为 b，故 C 正确；根据 B 项的分析，戊室收集到的是 H2，当戊室收集到 22.4 L(标准
48、状 况)气体时，则电路中转移 2 mol 电子，通过甲室阳膜的离子为阳离子，既有1 价的离子，又有2 价的 离子，所以物质的量不是 2 mol，故 D 错误。 三、非选择题 11(2020山东淄博实验中学月考)肼(N2H4)-空气碱性燃料电池放电效率高，以该电池为电源模拟工业 制烧碱，装置如图所示： 回答下列问题： (1)乙装置的能量转化形式主要是_。 (2)乙装置中离子交换膜的类型是_(填字母)。 A质子交换膜 B阳离子交换膜 C阴离子交换膜 (3)铂电极的名称是_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)。 (4)写出铜电极的电极反应式：_。 (5)电解过程中，石墨电极附近溶液的 pH 减小
49、，其原因是_(用化学用语和 必要的文字说明)。 (6)若铂电极上有 4.48 L O2(标准状况)发生反应，装置的电流效率为 80%，理论上制备纯度为 96%的烧 碱_g(结果保留 1 位小数)。 答案(1)电能转化为化学能(2)B(3)正极 (4)N2H44OH 4e=N24H2O (5)石墨电极发生反应：2Cl 2e=Cl2，Cl2与水发生反应：Cl2H2O HClHClO，溶液的酸 性增强(6)26.7 解析(1)装置甲是肼(N2H4)-空气碱性燃料电池，则装置乙是电解池，能量转化形式主要是电能转化为 化学能。(2)N2H4在铜电极被氧化生成 N2，则铜电极是负极，根据电极连接方式可知，
50、铁是阴极，石墨是 阳极。铁电极(阴极)反应式为 2H2O2e =2OHH2，阴极产生 OH，石墨电极(阳极)反应式为 2Cl 2e =Cl2，阳极消耗 Cl，为保持溶液呈电中性且制取烧碱，Na应透过离子交换膜向左侧迁移，阴 极室中得到 NaOH 溶液，故离子交换膜是阳离子交换膜。(5)电解过程中，石墨电极(阳极)上生成 Cl2，Cl2 与水发生反应：Cl2H2OHClHClO，则石墨电极附近溶液的酸性增强，pH 减小。(6)铂电极反应式 为 O22H2O4e =4OH，铂电极上有 4.48 L O2(标准状况)发生反应，即消耗 0.2 mol O2，电路中转移 0.8 mol 电子，装置的电流
