天津专用2020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

天津专用2020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

热点专攻9　电化学中离子交换膜的应用 ‎1.(2019全国Ⅰ)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。下列说法错误的是(　　)‎ 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应H2+2MV2+2H++2MV+‎ C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3‎ D.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应,而左池中发生的是失电子的反应,B项错误;右池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,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.(2019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,下列说法正确的是(　　)‎ 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 g D.X电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O+16e-2CO2↑+N2↑+16H+‎ 答案:C - 5 -‎ 解析:图1是原电池,Y电极上氧气被还原成水,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,铁电极上发生反应Cu2++2e-Cu,生成1mol铜,电极质量增大64g,C项正确;X是负极,失电子发生氧化反应,电极反应式是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的原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ 已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解,‎ ‎②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。‎ A.石墨棒上发生的电极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O B.为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水的pH C.电解过程中,B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 D.若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变 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),若H+浓度过大,则阴极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;若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,且阳极电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑,故电解反应总方程式发生改变,D项正确。‎ ‎4.如图所示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。下列说法不正确的是(　　)‎ - 5 -‎ A.电流由O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反应 C.该电池的负极反应式为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应,氧气在正极反应。氧气在正极发生还原反应,电流由正极通过外电路流向负极,A、B正确;由图示可知,负极反应物为CH3CH2OH(碳元素的平均化合价可视为-2价),生成物为CH3COOH(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,负极电极反应式为CH3CH2OH+H2O-4e-CH3COOH+4H+,C项错误。‎ ‎5.利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列说法中正确的是(　　)‎ A.a为直流电源的负极 B.阴极反应式为2HSO‎3‎‎-‎+2H2O+2e-S2O‎4‎‎2-‎+2OH-‎ C.阳极反应式为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SO2→H2SO4的反应,该反应中S元素化合价升高,失去电子,a极应是阳极,电极反应式为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,电极反应式为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应,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)。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(　　)‎ - 5 -‎ 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溶液可避免有害气体的产生 D.Ⅱ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Ⅱ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。若一段时间后Y电极上有6.4 g红色物质析出,停止电解。下列说法正确的是(　　)‎ 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 g D.铅蓄电池工作时正极电极反应式为PbSO4+2e-Pb+SO‎4‎‎2-‎ 答案:C 解析:Y极有Cu析出,发生还原反应,则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;阴极反应式为Cu2++2e-Cu,阳极反应式为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,则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,正极反应式为PbO2+4H++SO‎4‎‎2-‎+2e-PbSO4+2H2O,D错误。‎ - 5 -‎ - 5 -‎