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电化学离子交换膜的分析与应用
【知识网络 悉考点】
【研析真题 明方向】
1．(2024·福建卷)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li+有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是( )
A．交换膜为阴离子交换膜
B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液
C．理论上每生成1 mol Cl2，需消耗2 mol Li
D．放电时总反应：6Li＋N2＋4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl
2．(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－＝HCOO－＋H·。下列说法错误的是( )
A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小
B．理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－＝2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H+＋2e－＝CHOCOOH＋H2O
3．(2024·重庆卷)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是( )
A．电解时电极N上产生OH－ B．电解时电极M上发生氧化反应
C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D．总反应为2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2
4．(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是( )
A．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜 D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1
5．(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH－ ，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是( )
A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol的H2O解离
C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
6．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn－MnO2离子选泽双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是(　　)
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H+＝Mn2+＋2H2O
D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H+===Zn(OH)＋Mn2+＋2H2O
【核心考点精讲 固基础】
1．离子交换膜的类型与作用
(1)交换膜类型及特点
交换膜类型 允许通过的离子及移动方向 说明 通性
阳离子交换膜 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 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极
阴离子交换膜 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
质子交换膜 质子移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过
双极膜 中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池的正极或电解池的阴极，OH－移向原电池的负极或电解池的阳极 H＋移向阴极，OH－移向阳极
(2)离子交换膜的作用
①平衡左、右两侧电荷，得到稳定电流
甲池中发生反应Zn－2e－＝Zn2＋，导致c(Zn2＋)增大，乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－＝Cu，导致c(Cu2＋)减小，而阳离子交换膜只允许阳离子和分子通过，故要得到稳定的电流，甲池中的Zn2＋通过离子交换膜进入乙池，保持溶液中的电荷平衡，而阴离子并不通过交换膜，所以c(SO)保持不变
②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
电解饱和食盐水
过程分析 阳极室中电极反应：2Cl－－2e－＝Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质
阳离子交换膜的作用 只允许Na＋通过，而阻止阴离子(Cl－)和气体(Cl2)通过。这样既防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量
③制备某些特定产品
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
图中离子移动的方向是Na＋(阳离子)穿过阳离子交换膜向左池移动，左池为阴极室，a为阴极；SO(阴离子)穿过阴离子交换膜向右池移动，右池为阳极室，b为阳极， 左池中阴极电极反应式：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，导致阴极区域c(OH－)增大，放置阳离子交换膜可让Na＋向阴极定向移动，从而产生高浓度的NaOH溶液。右池中阳极电极反应式：SO－2e－＋H2O＝SO＋2H＋，阳极室中阴离子交换膜可使SO移向阳极，而发生上述反应，故在阳极区产生高浓度的硫酸
(3)离子交换膜的判断
判断方法 首先判断隔膜的用途是制取物质还是避免电极产物之间发生反应，然后根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型。方法如下：先明确电极产物，写出阴、阳两极上的电极反应；再依据电极反应式判断该电极附近哪种离子有剩余，结合溶液呈电中性的原则，判断离子移动的方向，确定离子交换膜的类型
锌碘单液流电池，其原理如图所示
分析 负极：Zn－2e－===Zn2＋，阳离子浓度增大，为平衡电荷，Cl－移向A区，M为阴离子交换膜正极：I2＋2e－===2I－，阴离子浓度增大，为平衡电荷，K＋移向B区，N为阳离子交换膜
(4)多膜电解池方程式书写及分析
①双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室 HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液(或污水) Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSO和SO穿过阴膜进入阴极室(右室)
阴极室 2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑、HSO＋OH－===SO＋H2O
产品 阳极室：较浓的硫酸；阴极室：左室亚硫酸钠
②三膜四室制备硼酸[H3BO3(一元弱酸)]
阳极室 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极室 4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
原料室 B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
产品室 H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O
2．双极膜：双极膜是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子选择层、阳离子选择层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产生H＋和OH－，可在电场的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH 条件。双极膜示意图：
3．解答含膜电池题的思维模板INCLUDEPICTURE"L170.TIF" INCLUDEPICTURE "F:\\甜甜\\2021年\\课件\\2022版 创新设计 二轮专题复习 化学 全国（老标准）\\L170.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\甜甜\\2021年\\课件\\2022版 创新设计 二轮专题复习 化学 全国（老标准）\\L170.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)第一步：判断装置类型。根据有无外加电源，判断是电解池还是原电池
(2)第二步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断隔膜允许哪种离子通过
(3)第三步：分析隔膜作用。根据题给信息分析隔膜的作用是平衡电荷，还是让离子选择性通过避免副反应，或为了生成特定物质
(4)第四步：写出电极反应。根据电极类型，交换膜两侧离子变化，电荷变化或离子迁移方向等综合信息书写电极反应式，最后做出综合推断或计算
【题型突破 查漏缺】
1．目前可采用“双极膜组“电渗析法淡化海水，同时获得副产品A和B，其模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下(BP)复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－的离子源。下列说法正确的是(　　)
A．X电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B．“双极膜组”电渗析法可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜作用是选择性通过Cl－和Na＋
D．电路中每转移0.5 mol电子，理论上获得副产品A和B各0.25 mol
2．某化学兴趣小组，根据电化学原理，设计出利用KCl、NaNO3为原料制取KNO3和NaCl的装置如图。A、C代表不同类别的选择性离子通过膜。下列有关说法正确的是(　　)
A．C为阳离子交换膜 B．M和N均可采用纯铜作为电极材料
C．M和N电极产生气体的体积比为2∶1 D．电解总反应：KCl＋NaNO3KNO3＋NaCl
3．双膜碱性多硫化物空气液流二次电池可用于再生能源储能和智能电网的备用电源等，电极 Ⅰ 为掺杂Na2S2的电极，电极 Ⅱ 为碳电极。电池工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜
B．放电时，中间储液器中NaOH的浓度不断变大
C．充电时，电极Ⅰ的电极反应式为2S－2e－===S
D．充电时，电路中每通过1 mol电子，阳极室溶液质量理论上增加9 g
4．如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　)
A．a极电势低于b极电势 B．交换膜c为质子交换膜
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变小 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，外电路中通过0.03 mol电子
5．Adv.Mater报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，催化电极时产生电子和空穴(空穴指共价键上流失一个电子留下空位的现象，用h＋表示)，下列有关说法错误的是(　　)
A．光催化装置实现了光能向化学能的转化
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电催化装置阳极电极反应式 4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑
D．光催化装置中，每生成 0.1 g氢气，产生空穴h＋的数目为0.1NA
6．高锰酸钾是一种常用的强氧化剂，在临床医学上可以用作消毒剂，可以杀菌止痛。如图是电化学法制备高锰酸钾的装置图。下列说法正确的是(　　)
A．中间的离子交换膜是阴离子交换膜
B．每转移1 mol电子，Y极放出112 mL气体
C．X极的电极反应式为MnO＋e－===MnO
D．当有2 mol电子转移时，氧化产物与还原产物的比值为2∶1
7．如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是(　　)
A．电子由a极经导线流向b极 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大
C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．b极发生还原反应
8．ClO2是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备ClO2的装置如图，下列有关说法错误的是(　　)
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A．离子交换膜为阳离子交换膜
B．生成NCl3和H2的物质的量之比为1∶3
C．发生器中生成的X溶液的主要溶质为NaCl和NaOH
D．a电极为电源的正极
9．退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下列说法错误的是(　　)
A．双极膜(BP)可有效阻隔Na＋和SO的通过，膜A为阴离子交换膜
B．阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高
D．当阳极上放出22.4 L(标准状况)气体时，该装置有2 mol H2SO4和4 mol NaOH生成
10．以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH3转化为高纯H2的装置如图。下列说法错误的是(　　)
A．Cu(1)的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
B．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C．工作时，M电极附近溶液的pH降低
D．电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g
11．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的分离。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
【题型特训 练高分】
1．我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以得到氯气和氢氧化钠，实现与氯碱工业的联合。下列说法正确的是(　　)
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．工作一段时间阴极附近溶液的pH减小
C．电解总化学反应方程式为：CO2＋2NaCl＋H2OHCOONa＋Cl2＋NaOH
D．标准状况下，每生成2.24 L Cl2，溶液中通过的电子为0.2 mol
2．电解法制备Cu2O的装置如图所示，已知生成Cu2O的反应为Cu2Cl2＋2OH－===Cu2O＋H2O＋2Cl－，下列说法错误的是(　　)
A．铂电极连接电源的负极 B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．铜电极反应为2Cu－2e－＋2Cl－===Cu2Cl2 D．制备7.2 g Cu2O，阴极区溶液质量减少0.1 g
3．八钼酸铵[(NH4)4Mo8O26]可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是(　　)
A．a连接电源正极 B．生成Mo8O的反应为8MoO＋12H＋===Mo8O＋6H2O
C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小 D．双极膜附近的OH－移向左侧
4．用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li＋S88Li2S。下列说法正确的是(　　)
A．a电极与锂硫电池的正极相连
B．c、e为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜
C．当锂硫电池中消耗32 g硫时，N室增加的离子总物质的量为4 mol
D．出口一和出口二物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
5．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装的电解池可实现大电流催化电解氯化铵废水，同时制得盐酸和氨水工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行，装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法正确的是(　　)
A．a膜是阳离子交换膜，b膜是阴离子交换膜
B．Ⅰ室生成氨水，Ⅱ室生成盐酸
C．每生成0.1 mol HCl，双极膜处共有0.2 mol H2O解离
D．与平面结构相比，“卯榫”结构双极膜表面积大，更有利于电子通过
6．粗镍中含有Ni及少量Cu、Fe、Pb和Ag、Au。工业上，用如图所示的流动隔膜式电解槽精炼粗镍，以硫酸镍和少量氯化镍混合溶液作电解液，电解液中的Cl－能较有效地阻止电极钝化。已知：①实验条件下，Fe、Ni及少量Pb以离子形式进入极液；②金属性：Fe＞Ni＞Pb。下列说法正确的是(　　)
A．“净化”的目的主要是除去Fe2＋ B．“隔膜”是阳离子交换膜，将两种极液隔开
C．“粗镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连 D．电解相同时间，阴阳两极质量变化相等
7．一种FeBr2－Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2
A．X膜、Y膜均为阴离子交换膜
B．充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液和Ⅲ室中的Br2溶液浓度均逐渐增大
C．放电过程的总反应为2FeBr2＋Br2===2FeBr3
D．放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，此时Ⅰ室中c(Fe3＋)∶c(Fe2＋)＝1∶3，则起始Ⅰ室中含8 mol FeBr2
8．在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。某技术人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子交换膜高效制备H2SO4和NaOH，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "E:\\杨楠\\课件\\442化学（二轮卷\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\李艳\\PPT\\442化学（二轮卷\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\待考文件\\442化学\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮刷题首选卷-化学\\全书完整Word文档\\分Word文档\\小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．电势：N电极＜M电极
B．双极膜膜c输出H＋，膜a、膜e为阴离子交换膜
C．N极电极反应式为2H2O＋2e－===H2＋2OH－
D．当电路中通过1 mol e－时，整套装置将制得1 mol H2SO4
9．利用微生物电化学处理有机废水，同时可淡化海水并获得酸碱。现以NaCl溶液模拟海水、采用惰性电极，用如图所示的装置处理有机废水(以含有机酸CH3COOH溶液为例)，在直流电场作用下，双极膜间的水解离成H＋和OH－。下列说法正确的是(　　)
A．阳极反应式为CH3COOH＋8OH－－8e－===2CO2↑＋6H2O
B．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜
C．产品室生成的物质为NaOH
D．当阴极产生11.2 L气体时，理论上可除去模拟海水中5.85 g NaCl
10．在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。某技术人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子交换膜高效制备H2SO4和NaOH，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艳普\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "G:\\360MoveData\\Users\\Administrator\\Desktop\\《金版教程》2025-大二轮专题复习冲刺方案-化学-创新版\\全书完整Word文档\\分Word文档\\第一部分 小题各个击破\\402HX175.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．电势：N电极＜M电极
B．双极膜膜c输出H＋，膜a、膜e为阴离子交换膜
C．N极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电路中通过1 mol e－时，整套装置将制得1 mol H2SO4
11．我国科学家开发出在碱性海水里直接电解制氢的技术，工作原理如图1所示。MnOx隔水薄膜可以起到阻挡Cl－与电极催化剂活性中心接触的作用，离子交换膜选择性透过在电极A反应的物质，电极A含有M金属催化剂，发生的电极反应过程如图2所示。下列说法不正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX200.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\待考\\441化学（二轮书创新版\\402HX200.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\艳普\\441化学（二轮书创新版\\第一部分 小题各个击破\\402HX200.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．A极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每转移2 mol电子，理论上电极B产生0.5 mol气体
D．去掉MnOx隔水薄膜后电极A会产生Cl2
【电化学离子交换膜的分析与应用】答案
【研析真题 明方向】
1．D。解析：放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；A．放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成(CF3SO2)2NLi，A错误；B．锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误；C．充电过程中电解LiCl失去电子发生氧化反应产生Cl2：2Cl－－2e－＝Cl2↑，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：2Li+－2e－＝2Li，则理论上每生成1 mol Cl2，同时生成2 mol Li，C错误；D．由分析，放电过程中，正极氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为6Li＋N2＋4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl，D正确；故选D。
2．B。解析：在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－HOCH2O－，存在平衡
HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H ，H 结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC－COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为
OHC－COOH：H2C2O4＋2e－＋2H+===OHC－COOH＋H2O，OHC－COOH与HO－N+H3反应生成HOOC－CH==N－OH：OHC－COOH＋HO－N+H3HOOC－CH==N－OH＋H2O＋H+，HOOC－CH==N－OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC－CH==N－OH＋4e－＋5H+===H3N+CH2COOH＋H2O。A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，A项正确；B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4＋HO－N+H3＋6e－＋6H+===H3N+CH2COOH＋3H2O，1molH2O解离成1 mol H+和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B项错误；C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C项正确；D．根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4＋2e－＋2H+===OHC－COOH＋H2O，D项正确；答案选B。
3．D。解析：催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应和水生成甲酸根离子和氢氧根离子：CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋2OH－，甲酸根离子和氢氧根离子通过阴离子膜加入中间室，氢氧根离子和氢离子生成水、甲酸根离子和氢离子生成甲酸，则M是阴极，那么N是阳极，阳极水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氢离子通过阳离子膜进入中间室；A．酸性条件下，电解时电极N上水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A错误； B．催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，B错误；C．由分析，阳离子交换膜有1种离子通过，C错误； D．由分析，总反应为二氧化碳和水生成甲酸和氧气，D正确；故选D。
4．D。解析：由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，据此解答。A项，b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A正确；B项，该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH－离子浓度不变，则阴极产生的OH－离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；C项，电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D项，由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D错误；故答案选D。
5．B。解析：由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NO＋8e－＋7H2O= NH3·H2O＋9OH－ ，电极b为阳极，电极方程式为
4OH－－4e－ =O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－ 移向电极b。A项，由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，故A正确；B项，每生成1mol NH3·H2O，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8mol H+进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；C项，电解过程中，阳极室每消耗4mol OH-，同时有4mol OH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D项，相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH－，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。
6．A。解析：根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH－，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确；故答案选A。
【题型突破 查漏缺】
1．B。解析：由BP双极膜中H＋、OH－移动方向可知：X电极为电解池的阳极，电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑；Y电极为阴极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，电解总反应为2H2O＋2Cl－Cl2↑＋H2↑＋2OH－。精制盐水中Na＋经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜中转移过来的OH－结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中Cl－经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的H＋结合生成HCl，所以N膜为阴离子交换膜。A．由以上分析知，X电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑；Y电极为阴极2H＋＋2e－===H2↑，故A错误；B.“双极膜组”电渗析法从NaCl溶液获得酸(HCl)和碱(NaOH)，故B正确；C.由题意可知：精制盐水中Na＋经过M离子交换膜移向产品A室，Na＋与BP双极膜中转移过来的OH－结合生成NaOH，所以M膜为阳离子交换膜，Cl－经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的H＋结合生成HCl，所以N膜为阴离子交换膜，BP膜作用是选择性通过H＋和OH－，故C错误；D.阳极反应式为电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电路中每生成1 mol Cl2，转移电子2 mol，理论上获得副产品A(NaOH溶液)和B(HCl溶液)各2 mol，则电路中每转移0.5 mol电子，理论上获得副产品A和B各0.5 mol，故D错误；故选B。
2．C。解析：根据出口的溶液，电极M为电解池的阴极，水在阴极放电生成氢气和氢氧根离子，电极附近阴离子电荷数大于阳离子，氯离子通过阴离子交换膜C进入左侧产品室C和A之间，导致流入硝酸钠溶液的原料室中的钠离子通过阳离子交换膜A进入左侧产品室C和A之间，硝酸根离子通过阴离子交换膜C进入中间产品室C和A之间，N电极为电解池阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极附近阳离子电荷数大于阴离子，钠离子通过阳离子交换膜A进入右侧产品室C和A之间，导致流入氯化钾溶液的原料室中的氯离子通过阴离子交换膜C进入右侧产品室C和A之间，钾离子通过阳离子交换膜A进入中间产品室A和C之间，电解的总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，M电极生成氢气，N电极生成氧气，产生气体的体积比为2∶1，C正确。
3．C。解析：由图分析可知，电极 Ⅱ 为碳电极，放电时，氧气发生还原反应生成氢氧根离子：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，为正极，则电极 Ⅰ 为负极，发生氧化反应：2S－2e－===S；正极区氢氧根离子向左侧移动，离子交换膜b为阴离子交换膜，负极区钠离子向右侧移动，离子交换膜a为阳离子交换膜，中间储液器中NaOH的浓度不断变大，A、B正确；充电时，电极 Ⅰ 为阴极，得到电子发生还原反应，C错误；充电时，电极 Ⅱ 为阳极，反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电路中每通过1 mol电子，中间储液器有1 mol氢氧根离子进入阳极室，同时生成0.25 mol氧气，阳极室溶液质量理论上增加17 g－8 g＝9 g，D正确。
4．D。解析：由题意可知，石墨电极Ⅱ为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子通过质子交换膜c进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a为直流电源的负极、b为正极，A、B正确；石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室，所以随着电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，C正确；氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01 mol氧化铁溶解消耗氢离子的物质的量为0.06 mol，则0.01 mol氧化铁溶解，外电路中通过0.06 mol电子，D错误。
5．B。解析：由图可知，光催化装置中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑、3I－＋2h＋===I，总反应为2H＋＋3IH2↑＋I，电催化装置中与直流电源负极相连的电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得到电子发生还原反应生成碘离子，与正极相连的电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴发生氧化反应生成氧气和水，阳极室的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极室，光催化和电催化协同循环的总反应为碘离子做催化剂的作用下水光照分解生成氢气和氧气。A．由分析可知，光催化装置中发生的总反应为2H＋＋3I－H2↑＋I，该装置实现了光能向化学能的转化，故A正确；B.由分析可知，电催化装置中，阳极室的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极室，故B错误；C.由分析可知，电催化装置中，与正极相连的电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑，故C正确；D.由得失电子数目守恒可知，光催化装置中，每生成 0.1 g氢气，产生空穴的数目为×2×NA mol－1＝0.1NA，故D正确；故选B。
6．D。解析：根据装置图可知，X极由K2MnO4制备KMnO4，发生氧化反应，X为阳极，电极反应式为MnO－e－===MnO，C错误；Y为阴极，阴极发生还原反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则K＋向Y极移动，故离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；由于未注明温度和压强条件，不能进行计算，B错误；X极由K2MnO4生成KMnO4，每生成1 mol KMnO4转移1 mol电子，Y极发生还原反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，每生成1 mol H2转移2 mol电子，故转移相等物质的量的电子，氧化产物与还原产物的比值为2∶1，D正确。
7．C。解析：从图中可以看出，在a极，CN－转化为CO和N2，CN－发生氧化反应，a极为负极，则b极为正极，发生还原反应，则电子由a极经导线流向b极，A、D正确；电池工作时，b极发生反应2H＋＋2e－===H2↑，溶液中H＋被消耗，右室溶液的pH增大，B正确；海水中的Cl－透过离子交换膜移向负极，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，海水中的Na＋透过离子交换膜移向正极，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C错误。
8．A。解析：装置图右侧电极产生氢气，说明发生还原反应，应为阴极，则b为电源负极，则a连接的电极为阳极，a为电源正极，溶液中的Cl－通过离子交换膜移向左侧，则离子交换膜为阴离子交换膜，A错误，D正确；电解池总反应为NH＋2H＋＋3Cl－NCl3＋3H2↑，则生成NCl3与H2的物质的量之比为1∶3，B正确；NC13与NaClO2溶液反应的化学方程式为NCl3＋6NaClO2＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，则发生器中生成的X溶液的主要溶质为NaCl、NaOH，C正确。
9．D。解析：根据装置出口的溶液可知，利用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)之间生成硫酸和氢氧化钠，可实现沉锂后的含硫酸钠的母液废水的净化和资源回收，则双极膜(BP)能有效阻隔Na＋和SO的通过，根据图中
Na＋、SO移动方向可知，膜A为阴离子交换膜，膜C为阳离子交换膜，A正确；根据离子的放电顺序可知，阴阳极上都是水放电，B正确；阳极与直流电源的正极相连，阴极与直流电源的负极相连，阳极上的电势比阴极上的高，C正确；当阳极上放出22.4 L O2(标准状况)时，外电路中转移4 mol电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有2 mol SO通过，每个阳离子交换膜有4 mol Na＋通过，即该装置有4 mol H2SO4和8 mol NaOH生成，D错误。
10．B。解析：以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，M电极上，NH3转化为N2，N元素化合价升高，发生氧化反应，M电极为阳极，则N电极为阴极，Cu(1)为正极，Cu(2)为负极。Cu(1)为正极，正极发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，故A正确；M电极为阳极，发生电极反应：2NH3－6e－＋6OH－===N2↑＋6H2O，消耗了OH－，则丙室内阴离子浓度降低，N电极为阴极，发生电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，丁室内阴离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以是乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B错误；电极M为阳极，发生电极反应：2NH3－6e－＋6OH－===N2↑＋6H2O，消耗了OH－，碱性减弱，pH降低，故C正确；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2.5 mol·L－1降低到1.5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液同时由0.5 mol·L－1升到1.5 mol·L－1，正极反应可还原Cu2＋的物质的量为2 L×(2.5－1.5) mol·L－1＝2 mol，正极质量增加128 g，电路中转移4 mol电子，负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，转移4 mol电子时，负极消耗2 mol Cu单质，质量减少128 g，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g，故D正确。
11．B。解析：A项，由题图分析可知，电极1为电解池的阳极，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，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误；B项，结合阴、阳离子的移动方向可知，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：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，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。
【题型特训 练高分】
1．C。解析：由图示可知，阴极的电极反应式为：CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电解总化学反应方程式为：CO2＋2NaCl＋H2OHCOONa＋Cl2＋NaOH，C正确；阴极区域生成OH－，Na＋从阳极区域通过交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过，采用阳离子交换膜，可以提高NaOH的产量和纯度，A错误；阴极产生OH－，工作一段时间阴极附近pH变大，B错误；电子不能通过溶液，D错误。
2．D。解析：由题意可知，铜电极为电解池的阳极，氯离子作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成Cu2Cl2，铂电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，放电生成的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极区。铂电极为连接电源负极的阴极，故A正确；电解池工作时，氢氧根离子通过阴离子交换膜进入阳极区，故B正确；铜电极为电解池的阳极，氯离子作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成Cu2Cl2，电极反应式为2Cu－2e－＋2Cl－===Cu2Cl2，故C正确；结合得失电子数目守恒可知，电解制备得到7.2 g氧化亚铜时，阴极区溶液减少水的质量为2××18 g·mol-1＝1.8 g，故D错误。
3．C。解析：由图可知，b为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，a为阳极，连接电源正极，水放电生成氧气和氢离子，A正确；双极膜解离出的氢离子向阴极移动和MoO反应生成Mo8O：8MoO＋12H＋===Mo8O＋6H2O，B正确；电解一段时间后，b极附近生成的氢氧根离子和左侧迁移过来的铵根离子结合生成一水合氨，氨水的浓度增大，C错误；阴离子向阳极迁移，双极膜附近的OH－移向左侧，D正确。
3．C。解析：电池放电时，Li电极失去电子变为Li＋，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，正极发生的电极反应为S8＋16e－===8S2-，由图可知，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故出口二物质为硫酸，a为阴极，与锂硫电池的负极相连，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铵根离子从M室向左侧迁移，c为阳离子交换膜，A、B错误；根据正极电极反应式可知，消耗32 g硫，转移2 mol电子，有2 mol钠离子和2 mol氯离子向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 mol，C正确；出口一和出口二物质分别为铵盐、硫酸，D错误。
4．C。解析：电池放电时，Li电极失去电子变为Li＋，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，正极发生的电极反应为S8＋16e－===8S2-，由图可知，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故出口二物质为硫酸，a为阴极，与锂硫电池的负极相连，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铵根离子从M室向左侧迁移，c为阳离子交换膜，A、B错误；根据正极电极反应式可知，消耗32 g硫，转移2 mol电子，有2 mol钠离子和2 mol氯离子向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 mol，C正确；出口一和出口二物质分别为铵盐、硫酸，D错误。
5．C。解析：A.阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，氯离子透过a膜进入Ⅰ室，铵根离子透过b膜进入Ⅱ室，a膜是阴离子交换膜、b膜是阳离子交换膜，故A错误；B.阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，氯离子透过a膜进入Ⅰ室，铵根离子透过b膜进入Ⅱ室，可知在Ⅰ、Ⅱ两室分别得到盐酸和氨水，故B错误；C.生成0.1 mol HCl，Ⅰ室处双极膜有0.1 mol H2O解离、Ⅱ室处双极膜有0.1 mol H2O解离，所以双极膜处共有0.2 mol H2O解离，故C正确；D.与平面结构的双极膜相比，“卯榫”结构增大双极膜面积，可提高产品生成速率，电子不能通过双极膜，故D错误。
6．C。解析：A.由于氧化性：Ni2＋>Fe2＋，Fe2＋在阴极不放电，阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，故Fe2＋不需要除去，A错误；B.使用隔膜电解槽的主要目的是防止进入极液Ⅰ的少量Pb2＋直接在阴极放电，将极液Ⅰ除去Pb2＋净化后，再回到阴极，可得到更纯的Ni，故不能使用阳离子交换膜，B错误；C.由A项分析知，“粗镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连，C正确；D.阳极质量减少是因为Fe、Ni、Pb溶解，而阴极质量增加是因为Ni析出，二者质量不相等，D错误。
7．B。解析：由图可知，放电时，M极亚铁离子失去电子发生氧化反应生成铁离子，为负极；N极溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，为正极；充电时M为阴极、N为阳极；A.起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含FeBr2，则在反应过程中，应该为溴离子通过X、Y膜使得各室中溶液呈电中性，故X膜、Y膜均为阴离子交换膜，A正确；B.充电过程中，阴极M极铁离子得到电子发生还原反应、阳极N极溴离子失去电子发生氧化反应，总反应为2Fe3＋＋2Br－===2Fe2＋＋Br2，溴离子由阴极向阳极迁移，则Ⅱ室中的NaBr溶液浓度不变、Ⅲ室中的Br2溶液浓度逐渐增大，B错误；C.由分析可知，放电过程的总反应为2FeBr2＋Br2===2FeBr3，C正确；D.放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，则转移2 mol电子，M极反应为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋，生成2 mol铁离子，此时Ⅰ室中
c(Fe3＋)∶c(Fe2＋)＝1∶3，则亚铁离子为6 mol，那么根据铁元素守恒可知，起始Ⅰ室中含2 mol＋6 mol＝8 mol FeBr2，D正确。
8．D。解析：装置中电极反应和离子迁移情况如图所示：
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根据上述分析知，M极为阴极，N极为阳极，则电势：N电极>M电极，A、B、C错误；根据上述分析知，当电路中通过1 mol e－时，N极生成0.5 mol H2SO4，同时在膜b和膜c之间的区域生成0.5 mol H2SO4，故整套装置将制得1 mol H2SO4，D正确。
9．A。解析：由题图知，阳极上CH3COOH失去电子生成CO2，阴极上氢离子得电子生成氢气，该电解池是利用微生物电化学处理有机废水，同时可淡化海水并获得酸碱，则氢离子通过双极膜进入产品室，氯离子通过膜b进入产品室，则膜b为阴离子交换膜，产品室生成的物质为盐酸；膜a为阳离子交换膜，钠离子从此进入阴极，得到产品氢氧化钠，据此分析作答。由题图知，阳极上CH3COOH失去电子生成CO2，电极反应式为CH3COOH＋8OH－－8e－===2CO2↑＋6H2O，故A正确；由分析可知，膜a为阳离子交换膜，膜b为阴离子交换膜，故B错误；氢离子通过双极膜进入产品室，氯离子通过膜b进入产品室，产品室生成的物质为盐酸，故C错误；未说明11.2 L气体所处的温度和压强，无法计算其物质的量，故D错误。
10．D。解析：该电解池可以高效制备H2SO4和NaOH，则M极区得到NaOH，N极区得到H2SO4。故M极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，膜a是阳离子交换膜，Na＋通过膜a进入M极区，膜b是阴离子交换膜，SO通过膜b进入膜b和膜c之间的区域与双极膜膜c输出的H＋结合生成H2SO4；N极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，膜f是阴离子交换膜，SO通过膜f进入N极区，膜e是阳离子交换膜，Na＋通过膜e进入膜e和膜d之间的区域与双极膜膜d输出的OH－结合，生成NaOH。根据上述分析知，M极为阴极，N极为阳极，则电势：N电极>M电极，A、B、C错误；根据上述分析知，当电路中通过1 mol e－时，N极生成0.5 mol H2SO4，同时在膜b和膜c之间的区域生成0.5 mol H2SO4，故整套装置将制得1 mol H2SO4，D正确。
11．C。解析：由图2可知，M金属催化剂催化OH－在电极A上发生失电子的氧化反应，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A正确；电极A为阳极，电极B为阴极，根据电解的目的是制H2知阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故离子交换膜应允许参与电极A反应的OH－通过，为阴离子交换膜，B正确；每转移2 mol电子，理论上电极B产生1 mol H2，C错误；去掉MnOx隔水薄膜，海水中的Cl－会在电极A上失去电子生成Cl2，D正确。
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