资源简介

题型突破3　有“膜”电化学装置的分析
1.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是(　　)
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑
2.(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
3.(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是(　　)
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的水解程度大于HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S
4.(2023·河北卷)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如下图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电极材料转化为。下列说法错误的是(　　)
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
1.交换膜的类型及特点
交换膜 类型 允许通过的离子及方向 通性
阳膜 阳离子原电池的正极(电解池的阴极) 无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向得电子一极,阴离子均移向失电子一极
阴膜 阴离子原电池的负极(电解池的阳极)
双极膜 中间层中的H2O解离出H+、OH-,H+移向原电池的正极(电解池的阴极),OH-移向原电池的负极(电解池的阳极)
特定的 交换膜 只允许特定的离子或分子通过,如质子交换膜只允许H+通过,氯离子交换膜只允许Cl-通过
2.离子交换膜的判断
第一步:判断离子交换膜的用途是制取物质,还是避免电极产物之间发生反应。
第二步:明确电极反应及产物,写出阴、阳极上的电极反应式。
第三步:依据电极反应式判断该电极附近主要是哪种离子,考虑交换膜的用途,结合溶液呈电中性的原则,判断离子移动的方向,确定离子交换膜的种类。
3.离子交换膜的作用
如:三室式电渗析法处理Na2SO4废水
分析:阴极产生氢气;阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。
阳极产生氧气,阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。
离子交换膜的作用:平衡电荷,使产品NaOH和H2SO4分开,不反应。
1.(2024·山东威海期中)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.产品室发生的反应为N+OH-===NH3·H2O
B.N室中硝酸溶液浓度a%>b%
C.a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜
D.M、N室分别产生氧气和氢气
2.(2024·四川绵阳模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。利用某微生物燃料电池去除10 L工业废水(含120.2 g尿素)中的尿素[CO(NH2)2],以期达到排放标准(≤10 mg/L),工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该电池可以在高温条件下工作
B.电子从甲流出,经外电路流向乙
C.乙电极的反应为CO(NH2)2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+
D.消耗67.2 L氧气(标准状况)时,废水可排放
3.(2024·福建厦门期末)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的吸收液用三室膜电解技术处理,原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.电极a为电解池阴极
B.阳极上有反应HS-2e-+H2O===S+3H+发生
C.当电路中通过1 mol电子的电量时,理论上将产生0.5 mol H2
D.处理后可得到较浓的H2SO4和NaHSO3产品
4.电渗析法淡化海水装置示意图如图,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
5.(2024·北京西城一模)双极膜可用于电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。
已知:在电场作用下,双极膜可将水解离,在两侧分别得到H+和OH-。
注:R为—C5H11O5
下列说法不正确的是(　　)
A.右侧的电极与电源的正极相连
B.阴极的电极反应:C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6
C.一段时间后,阳极室的pH增大
D.每生成1 mol山梨醇,理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸
题型突破3　有“膜”电化学装置的分析
1.(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是(　　)
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑
答案　A
解析　根据题目可知:电解过程b电极HCHO转变为HCOO-,失去电子,故b为阳极,阳极反应式:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑;阴极反应式:2H2O+2e-===2OH-+H2↑。传统电解水过程中每转移4 mol e-可制得2 mol H2,耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e-,阴、阳极均可产生2 mol氢气,则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由上述分析可知,阴极的电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,B正确;综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知,OH-通过交换膜向b极区移动,C正确;由上述分析可知,D正确。
2.(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
答案　C
解析　由图可知,该装置为电解池,与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e-===C2H5OH+3H2O,电解池工作时,氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A.析氢反应为还原反应,应在阴极发生,即在铜电极上发生,故A错误;B.离子交换膜为质子交换膜,只允许氢离子通过,Cl-不能通过,故B错误;C.由分析可知,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式有2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O,故C正确;D.水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,每转移1 mol电子,生成0.25 mol O2,在标况下体积为5.6 L,故D错误。
3.(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是(　　)
A.废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是HC的水解程度大于HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S
答案　C
解析　A.SO2是酸性氧化物,废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨,故A正确;B.装置a中溶液的溶质为NaHCO3,溶液显碱性,说明HC的水解程度大于电离程度,故B正确;C.装置a中NaHCO3溶液的作用是吸收SO2气体,CO2与NaHCO3溶液不反应,不能吸收CO2,故C错误;D.由电解池阴极和阳极反应式可知,装置b中总反应为S+CO2+H2OHCOOH+S,故D正确。
4.(2023·河北卷)我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池,其内部结构如下图所示,其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时,电极材料转化为。下列说法错误的是(　　)
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
答案　B
解析　放电时,电极材料转化为,电极反应-2ne-===+2nK+,是原电池的负极,阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区;二氧化锰得到电子变成锰离子,是原电池的正极,电极反应:MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,阳离子减少,多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区,故③区为碱性溶液是电极,①区为酸性溶液是二氧化锰电极。A.充电时,b电极上得到电子,发生还原反应,正确;B.充电时,外电源的正极连接a电极,电极失去电子,电极反应为Mn2++2H2O-2e-===MnO2+4H+,错误;C.放电时,①区溶液中多余的S向②区迁移,正确;D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O,正确。
1.交换膜的类型及特点
交换膜 类型 允许通过的离子及方向 通性
阳膜 阳离子原电池的正极(电解池的阴极) 无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向得电子一极,阴离子均移向失电子一极
阴膜 阴离子原电池的负极(电解池的阳极)
双极膜 中间层中的H2O解离出H+、OH-,H+移向原电池的正极(电解池的阴极),OH-移向原电池的负极(电解池的阳极)
特定的 交换膜 只允许特定的离子或分子通过,如质子交换膜只允许H+通过,氯离子交换膜只允许Cl-通过
2.离子交换膜的判断
第一步:判断离子交换膜的用途是制取物质,还是避免电极产物之间发生反应。
第二步:明确电极反应及产物,写出阴、阳极上的电极反应式。
第三步:依据电极反应式判断该电极附近主要是哪种离子,考虑交换膜的用途,结合溶液呈电中性的原则,判断离子移动的方向,确定离子交换膜的种类。
3.离子交换膜的作用
如:三室式电渗析法处理Na2SO4废水
分析:阴极产生氢气;阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。
阳极产生氧气,阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。
离子交换膜的作用:平衡电荷,使产品NaOH和H2SO4分开,不反应。
1.(2024·山东威海期中)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.产品室发生的反应为N+OH-===NH3·H2O
B.N室中硝酸溶液浓度a%>b%
C.a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜
D.M、N室分别产生氧气和氢气
答案　A
解析　该装置用电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,M室为阴极室,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,a膜为阴离子交换膜,M室的OH-通过a膜进入产品室,b膜为阳离子交换膜,N通过b膜进入产品室,产品室发生反应N+OH-===NH3·H2O,N室为阳极室,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,c膜为阴离子交换膜,N通过c膜进入N室,N室为硝酸溶液,电解后浓度增大。A.由分析知,产品室发生的反应为N+OH-===NH3·H2O,正确;B.由分析知,N室为硝酸溶液,电解后浓度增大,故N室中硝酸溶液浓度a%2.(2024·四川绵阳模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。利用某微生物燃料电池去除10 L工业废水(含120.2 g尿素)中的尿素[CO(NH2)2],以期达到排放标准(≤10 mg/L),工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该电池可以在高温条件下工作
B.电子从甲流出,经外电路流向乙
C.乙电极的反应为CO(NH2)2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+
D.消耗67.2 L氧气(标准状况)时,废水可排放
答案　C
解析　A.微生物的蛋白质在高温下会变性,失去生理活性,所以电池不可以在高温条件下工作,错误;B.由尿素燃料电池的结构可知,甲电极上O2发生得电子的还原反应生成水,乙电极上尿素[CO(NH2)2]发生失电子的氧化反应生成N2和CO2,则乙电极为负极,甲电极为正极,电子从乙流出,经外电路流向甲,错误;C.乙电极上尿素[CO(NH2)2]发生失电子的氧化反应生成N2和CO2,电极反应为CO(NH2)2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+,正确;D.67.2 L氧气的物质的量为=3 mol,该电池中发生反应的总化学方程式为2CO(NH2)2+3O2===2CO2+2N2+4H2O,根据计量系数关系,则尿素反应的物质的量为2 mol,剩余尿素的质量为120.2 g-2 mol×60 g·mol-1=0.2 g,废水中尿素的含量为0.02 g/L=20 mg/L,未达到排放标准,错误。
3.(2024·福建厦门期末)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的吸收液用三室膜电解技术处理,原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.电极a为电解池阴极
B.阳极上有反应HS-2e-+H2O===S+3H+发生
C.当电路中通过1 mol电子的电量时,理论上将产生0.5 mol H2
D.处理后可得到较浓的H2SO4和NaHSO3产品
答案　D
解析　A.从图中箭标方向“Na+→电极a”,则a为阴极,正确;B.电极b为阳极,发生氧化反应,根据图像“HS和S”向b移动,则b电极反应式HS-2e-+H2O===S+3H+,正确;C.电极a发生还原反应,a为阴极,故a电极反应式为2H++2e-===H2↑,通过1 mol电子时,会有0.5 mol H2生成,正确;D.根据图像可知,b极可得到较浓的硫酸,a极得到亚硫酸钠,错误。
4.电渗析法淡化海水装置示意图如图,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
答案　B
解析　A项,由图分析可知,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。
5.(2024·北京西城一模)双极膜可用于电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。
已知:在电场作用下,双极膜可将水解离,在两侧分别得到H+和OH-。
注:R为—C5H11O5
下列说法不正确的是(　　)
A.右侧的电极与电源的正极相连
B.阴极的电极反应:C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6
C.一段时间后,阳极室的pH增大
D.每生成1 mol山梨醇,理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸
答案　C
解析　左边电极葡萄糖被还原为山梨醇,为阴极,右边电极溴离子失电子被氧化为溴,为阳极。A.右边电极溴离子失电子被氧化为溴,为阳极,与电源正极相连,正确;B.左边电极为阴极,葡萄糖中的醛基被还原,电极反应式:C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6,正确;C.阳极室中还发生H2O+Br2+RCHO===RCOOH+2H++2Br-,电解一段时间后,pH减小,错误;D.制备山梨醇的反应为C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6,制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6-2e-+H2O===C6H12O7+2H+,根据得失电子守恒可知每生成1 mol山梨醇,理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸,正确。(共25张PPT)
第一篇　新高考题型突破
板块Ⅵ　电化学
题型突破选择题　题型突破3　有“膜”电化学装置的分析
真题导航
核心整合
模拟预测
A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍
B.阴极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑
A
解析　根据题目可知:电解过程b电极HCHO转变为HCOO-,失去电子,故b为阳极,阳极反应式:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑;阴极反应式:2H2O+2e-===2OH-+H2↑。传统电解水过程中每转移4 mol e-可制得2 mol H2,耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e-,阴、阳极均可产生2 mol氢气,则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由上述分析可知,阴极的电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,B正确;综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知,OH-通过交换膜向b极区移动,C正确;由上述分析可知,D正确。
2.(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时,采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率,装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A.析氢反应发生在IrOx-Ti电极上
B.Cl-从Cu电极迁移到IrOx-Ti电极
C.阴极发生的反应有:2CO2+12H++
12e-===C2H4+4H2O
D.每转移1 mol电子,阳极生成11.2 L气体(标准状况)
C
解析　由图可知,该装置为电解池,与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式为2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e-===C2H5OH+3H2O,电解池工作时,氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A.析氢反应为还原反应,应在阴极发生,即在铜电极上发生,故A错误;B.离子交换膜为质子交换膜,只允许氢离子通过,Cl-不能通过,故B错误;C.由分析可知,铜电极为阴极,酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等,电极反应式有2CO2+12H++12e-===C2H4+4H2O,故C正确;D.水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,每转移1 mol电子,生成0.25 mol O2,在标况下体积为5.6 L,故D错误。
3.(2023·北京卷)回收利用工业废气中的CO2和SO2,实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是(　　)
A.废气中SO2排放到大气中会形
成酸雨
B.装置a中溶液显碱性的原因是
HC的水解程度大于HC的电离程度
C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D.装置b中的总反应为S+CO2+H2O HCOOH+S
C
A.充电时,b电极上发生还原反应
B.充电时,外电源的正极连接b电极
C.放电时,①区溶液中的S向②区迁移
D.放电时,a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
B
1.交换膜的类型及特点
交换膜类型 允许通过的离子及方向 通性
阳膜 阳离子 原电池的____极(电解池的____极) 无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向____电子一极,阴离子均移向____电子一极
阴膜 阴离子 原电池的____极(电解池的____极)
双极膜 中间层中的H2O解离出H+、OH-,H+移向原电池的____极(电解池的____极),OH-移向原电池的____极(电解池的____极)
特定的交换膜 只允许特定的离子或分子通过,如质子交换膜只允许H+通过,氯离子交换膜只允许Cl-通过
正
阴
负
阳
正
阴
负
阳
得
失
2.离子交换膜的判断
第一步:判断离子交换膜的用途是制取物质,还是避免电极产物之间发生反应。
第二步:明确电极反应及产物,写出阴、阳极上的电极反应式。
第三步:依据电极反应式判断该电极附近主要是哪种离子,考虑交换膜的用途,结合溶液呈电中性的原则,判断离子移动的方向,确定离子交换膜的种类。
3.离子交换膜的作用
如:三室式电渗析法处理Na2SO4废水
分析:阴极产生______;阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。
阳极产生氧气,阴离子S通过阴离子交换膜进入阳极区。
离子交换膜的作用:__________,________________________________________ 。
氢气
平衡电荷
使产品NaOH和H2SO4分开,不反应
1.(2024·山东威海期中)利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,原理如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.产品室发生的反应为N+OH-
===NH3·H2O
B.N室中硝酸溶液浓度a%>b%
C.a、c为阳离子交换膜,b为阴离子
交换膜
D.M、N室分别产生氧气和氢气
A
解析　该装置用电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,M室为阴极室,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,a膜为阴离子交换膜,M室的OH-通过a膜进入产品室,b膜为阳离子交换膜,N通过b膜进入产品室,产品室发生反应N+OH-===NH3·H2O,N室为阳极室,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,c膜为阴离子交换膜,N通过c膜进入N室,N室为硝酸溶液,电解后浓度增大。A.由分析知,产品室发生的反应为N+OH-===NH3·H2O,正确;B.由分析知,N室为硝酸溶液,电解后浓度增大,故N室中硝酸溶液浓度a%2.(2024·四川绵阳模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。利用某微生物燃料电池去除10 L工业废水(含120.2 g尿素)中的尿素[CO(NH2)2],以期达到排放标准(≤10 mg/L),工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该电池可以在高温条件下工作
B.电子从甲流出,经外电路流向乙
C.乙电极的反应为CO(NH2)2+H2O-6e-===
CO2↑+N2↑+6H+
D.消耗67.2 L氧气(标准状况)时,废水可排放
C
解析　A.微生物的蛋白质在高温下会变性,失去生理活性,所以电池不可以在高温条件下工作,错误;B.由尿素燃料电池的结构可知,甲电极上O2发生得电子的还原反应生成水,乙电极上尿素[CO(NH2)2]发生失电子的氧化反应生成N2和CO2,则乙电极为负极,甲电极为正极,电子从乙流出,经外电路流向甲,错误;C.乙电极上尿素[CO(NH2)2]发生失电子的氧化反应生成N2和CO2,电极反应为CO(NH2)2+H2O-6e-===CO2↑+N2↑+6H+,正确;D.67.2 L氧气的物质的量为=3 mol,该电池中发生反应的总化学方程式为2CO(NH2)2+3O2===2CO2+2N2+4H2O,根据计量系数关系,则尿素反应的物质的量为2 mol,剩余尿素的质量为120.2 g-2 mol×60 g·mol-1 =0.2 g,废水中尿素的含量为0.02 g/L=20 mg/L,未达到排放标准,错误。
3.(2024·福建厦门期末)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2,将所得的吸收液用三室膜电解技术处理,原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.电极a为电解池阴极
B.阳极上有反应HS-2e-+H2O===S
+3H+发生
C.当电路中通过1 mol电子的电量时,理论
上将产生0.5 mol H2
D.处理后可得到较浓的H2SO4和NaHSO3产品
D
解析　A.从图中箭标方向“Na+→电极a”,则a为阴极,正确;B.电极b为阳极,发生氧化反应,根据图像“HS和S”向b移动,则b电极反应式HS-2e-+H2O===S+3H+,正确;C.电极a发生还原反应,a为阴极,故a电极反应式为2H++2e-===H2↑,通过1 mol电子时,会有0.5 mol H2生成,正确;D.根据图像可知,b极可得到较浓的硫酸,a极得到亚硫酸钠,错误。
4.电渗析法淡化海水装置示意图如图,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
B
解析　A项,由图分析可知,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。
5.(2024·北京西城一模)双极膜可用于电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。
已知:在电场作用下,双极膜可将水解离,在两侧分别得到H+和OH-。
C
注:R为—C5H11O5
下列说法不正确的是(　　)
A.右侧的电极与电源的正极相连
B.阴极的电极反应:C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6
C.一段时间后,阳极室的pH增大
D.每生成1 mol山梨醇,理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸
解析　左边电极葡萄糖被还原为山梨醇,为阴极,右边电极溴离子失电子被氧化为溴,为阳极。A.右边电极溴离子失电子被氧化为溴,为阳极,与电源正极相连,正确;B.左边电极为阴极,葡萄糖中的醛基被还原,电极反应式:C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6,正确;C.阳极室中还发生H2O+Br2+RCHO===RCOOH+2H++2Br-,电解一段时间后,pH减小,错误;D.制备山梨醇的反应为C6H12O6+2e-+2H+===C6H14O6,制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6-2e-+H2O===C6H12O7+2H+,根据得失电子守恒可知每生成1 mol山梨醇,理论上同时可生成1 mol葡萄糖酸,正确。

展开更多......

收起↑