2022年高考化学复习题《电化学装置中“膜”的应用》
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2022年高考化学复习题《电化学装置中“膜”的应用》

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时间:2022-03-11

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资料简介
近几年高考中的电化学题重在考查化学知识的应用能力,题型以新型电池为主,不论是原电池还是电解池,大多数装置都含有“膜”,在不同的装置中“膜”的类型不同,其功能也不一样。一.交换膜的功能使离子选择性定向迁移——目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷。二.离子交换膜的作用⑴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。⑵能选择性通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。例如:①用如图装置演示氯碱工业,电解饱和食盐水制取NaOH、H和Cl,此装置是有缺陷的。22〖缺陷1〗Cl和H混合而引起爆炸;22〖缺陷2〗Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响NaOH的产量。②改用下图装置电解饱和食盐水,使用了阳离子交换膜,杜绝了以上缺陷。阳离子交换膜的作用有:a.平衡电荷,形成闭合回路;b.防止Cl和H混合而引起爆炸;22c.避免Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响NaOH的产量;d.避免Cl-进入阴极区导致制得的NaOH不纯。1 三.含离子交换膜电化学装置题的解题步骤四.交换膜的类型⑴阳离子交换膜〖说明〗阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极,阴离子和气体不能通过1.〖2021湖北〗NaCrO的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO。电解法制备CrO32273的原理如图所示。下列说法错误的是()A.电解时只允许H通过离子交换膜B.生成O和H的质量比为8:122C.电解一段时间后阴极区溶液OH的浓度增大D.CrO的生成反应为:CrO2-+2H+==2CrO+HO327322.〖2021八省联考-福建〗一种新型镁硫电池的工作原理如右图所示。下列说法正确的是(A.使用碱性电解质水溶液)B.放电时,正极反应包括3Mg2++MgS8-6e-==4MgS2C.使用的隔膜是阳离子交换膜D.充电时,电子从Mg电极流出2 ⑵阴离子交换膜〖说明〗阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极,阳离子和气体不能通过9.〖2016浙江〗金属(M)−空气电池(如图)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4M+nO+2nHO==4M(OH)。22n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。下列说法不正确的是()A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池,Al–空气电池的理论比能量最高C.M–空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO+2nHO+4ne–==4M(OH)n22D.在Mg–空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜10.高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐NaFeO的装置如图所示。24下列推断合理的是()A.Fe电极是阳极,电极反应式Fe+4HO-6e-==FeO2-+8H+24B.电解时电子流向:负极→Ni电极→电解液→Fe电极→正极C.若隔膜为阴离子交换膜,则电解结束后左侧溶液中含有FeO42-D.电解时阳极区pH减小、阴极区pH增大,撤去隔膜,溶液混合后,与原溶液相比,pH减小(忽略体积变化)⑶质子交换膜〖说明〗质子→移向电解池的阴极或原电池的正极,只允许H+通过,不允许其他阳离子和阴离子通过14.〖2020山东〗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2HO-4e-==O↑+4H+22B.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O与b极反应的O等量223 15.〖2021八省联考-江苏〗利用电解法将CO转化为CH的原理如图所示。24下列说法正确的是()A.电解过程中,H+由a极区向b极区迁移B.电极b上反应为CO+8HCO--8e-==CH+8CO2-+2HO23432C.电解过程中化学能转化为电能D.电解时NaSO溶液浓度保持不变24⑷特定离子交换膜22.〖2021河北〗K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,V下列说法错误的是()O2隔膜baKO2有机电解质1有机电解质2A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C.产生1Ah电量时,生成KO的质量与消耗O的质量比值约为2.2222D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9g水23.〖2020全国Ⅲ〗一种高性能的碱性硼化钒(VB)—空气电池如下图所示,其中在VB电极发22生反应:VB+16OH--11e-==VO3-+2B(OH)-+4HO,2442该电池工作时,下列说法错误的是()A.负载通过0.04mol电子时,有0.224L(标况)O2参与反应B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C.电池总反应为4VB+11O+20OH-+6HO==8B(OH)-+4VO3-22244D.电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极4 ⑸双极膜〖说明〗双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层,工作时水层中的HO解离成H和+OH-,并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。230.〖2021全国Ⅲ〗乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如下图所示的电化学装置合成,图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两级迁移。下列说法中正确的是()A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B.阳极上的反应式为:+2H++2e-+2H2OC.制得2mol乙醛酸,理论上外电路中迁移了1mol电子D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移31.〖2021八省联考-重庆〗双极膜在电渗析中应用广泛,它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层,工作时水层中的HO解离成H和+OH-,并分别通过离子交2换膜向两侧发生迁移。如图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是()A.出口2的产物为HBr溶液B.出口5的产物为硫酸溶液D.阴极电极反应式为2H++2e-==H2↑C.Br-可从盐室最终进入阳极液中5 ⑹细胞膜、生物膜、固体电解质膜35.一种双电子介体电化学生物传感器,用于检测水体急性生物毒性,其工作原理如图。下列说法正确的是()A.图中所示电极为阳极,其电极反应式为KFe(CN)-e-==KFe(CN)4636B.甲萘醌在阴极发生氧化反应C.工作时K+向图中所示电极移动D.NAD(P)H转化为NAD(P)+的过程失去电子36.一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如图所示。下列说法正确的是()A.向b极迁移的是H+B.大块沉积物中的铁均显+2价C.b极上FeS2转化为S的电极反应式为FeS2-2e-==Fe2++2SD.微生物作用下S循环(歧化)生成的n(SO2-4)和n(HS-)之比为1:5⑺双膜装置39.〖2021天津〗如下所示电解装置中,通电后石墨电极Ⅱ上有O生成,FeO逐渐溶解。223下列判断错误的是()A.a是电源的负极B.通电一段时间后,向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液,出现红色C.随着电解的进行,CuCl2溶液浓度变大D.当0.01molFeO完全溶解时,至少产生气体336mL(折合成标准状况下)236 40.〖2021广东〗钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是()A.工作时,I室和Ⅱ室溶液的pH均增大B.生成1molCo,I室溶液质量理论上减少16gC.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变电解D.电解总反应:2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+⑻多膜装置47.利用电解法制备Ca(HPO)并得到副产物NaOH和Cl。下列说法正确的是()2422A.C膜可以为质子交换膜B.阴极室的电极反应式为2HO-4e-==O↑+4H+22C.可用铁电极替换阴极的石墨电极D.每转移2mole-,阳极室溶液质量减少71g48.四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()A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B.通电后Ⅲ室中的Cl-透过c迁移至阳极区C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高电解D.电池总反应为4NaCl+6HO=====4NaOH+4HCl+2H↑+O↑2227 ⑼过滤膜52.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(一个是阴离子交换膜,另一个是过滤膜)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为粗铜,电极b为纯铜B.当电路中通过1mol电子时,可生成32g纯铜C.乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区D.甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区⑽膜电极〖说明〗膜电极—在其结构上配备有膜组合的电极53.〖2021辽宁〗利用(Q)与电解转化法从烟气中分离CO2的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极,溶液不能通过。下列说法错误的是()A.a为电源负极B.溶液中Q的物质的量保持不变D.分离出的CO2从出口2排出C.CO2在M极被还原54.科学家研发出一种新型水溶液锂电池,采用复合膜包裹的金属锂作负极,锰酸锂(LiMnO)作24正极,以0.5mol·L-1LiSO水溶液作电解质溶液。电池充、放电时,LiMnO与LiMnO4242422可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是(A.该电池放电时,溶液中的SO42-向电极b移动B.该电池负极的电极反应式为)2Li+2HO==2LiOH+H↑22C.电池充电时,外加直流电源的正极与电极a相连D.电池充电时,阳极的电极反应式为LiMnO-e-==LiMnO+Li+224248 ⑾膜综合练习57.⑴氢碘酸也可以用“电解法”制备,装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜,在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-;A、B为离子交换膜。①B膜最佳应选择。②阳极的电极反应式是。③少量的I-因浓度差通过BPM膜,若撤去A膜,其缺点是⑵利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH,使处理含苯酚(CHOH)废水更加。65高效,装置如下图所示。已知a极主要发生的反应是O生成HO,然后在电解液中产生222·OH并迅速与苯酚反应。①b极连接电源的极(填“正”或“负”)。②a极的电极反应式为。③除电极反应外,电解液中主要发生的反应方程式有。58.〖2020·江苏〗HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。⑴电池负极电极反应式为______________________________;放电过程中需补充的物质A为________(填化学式)。⑵如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为_______________________。9 高三化学小专题—(02期)电化学“膜”的应用—参考答案12345678910DACDDBACDC11D12B13C14D15A16C17A18C19D20D21A22D23B24A25D26B27B28D29B30D31D32D33D34B35D36C37C38C39C40D41B42B43C44C45D46C47C48D49D50C51C52B53C54D55B56D10

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