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专题跟踪检测（三）
1.（2024·景德镇三模）由于钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。我国化学家最近研制的一种钠离子电池如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.膜是阴离子交换膜
B.充电时Na＋向石墨电极移动
C.放电时正极的电极反应：NaV2O2F＋2e－＋2Na＋Na3V2O2F
D.有机溶剂可选择乙醇
解析：C　由图知，金属钠为负极，电极反应式为Na－e－Na＋，NaV2O2F和Na3V2O2F掺杂石墨极为正极，电极反应式为NaV2O2F＋2e－＋2Na＋Na3V2O2F。Na＋通过膜由负极进入正极，膜是阳离子交换膜，A错误；充电时Na＋向金属钠电极移动，B错误；放电时正极反应：O2F＋2e－＋2Na＋Na3V2O2F，C正确；乙醇能与钠反应，故有机溶剂不能选择乙醇，D错误。
2.（2024·湖北部分学校质检）一种催化重整利用PET废塑料水解产物乙二醇耦合二氧化碳高效生成甲酸的工作原理如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.a极为直流电源的负极
B.NiCo2O4/CFP电极反应为C2H6O2－6e－＋6OH－2HCOOH＋4H2O
C.该离子交换膜为阴离子交换膜
D.当外电路中转移2 mol电子时，阴极区溶液质量增重9 g
解析：D　在SnO2/CC电极上CO2转变为HCOOH，发生还原反应，阴极电极反应为CO2＋2e－＋2H2OHCOOH＋2OH－，NiCo2O4/CFP为阳极，电极反应为C2H6O2－6e－＋6OH－2HCOOH＋4H2O；SnO2/CC电极为阴极，阴极与直流电源的负极相连，则a极为电源的负极，A正确；NiCo2O4/CFP电极反应为C2H6O2－6e－＋6OH－2HCOOH＋4H2O，B正确；SnO2/CC电极产生的OH－通过离子交换膜移动到NiCo2O4/CFP电极，该离子交换膜为阴离子交换膜，C正确；阴极的电极反应为CO2＋2e－＋2H2OHCOOH＋2OH－，当外电路中转移2 mol电子时，阴极区溶液质量增重44 g－34 g＝10 g，D错误。
3.（2024·安康汉滨区四模）亚硒酸（H2SeO3）主要用作分析试剂，也可用做还原剂或氧化剂，还可用于制备显色剂。用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液的工作原理如图所示，下列说法错误的是（　　）
A.膜b应选用阴离子交换膜
B.石墨Ⅰ与铅蓄电池的PbO2电极相连
C.该电解法在制备H2SeO3的同时还能生成NaOH和硫酸
D.理论上Pb电极每增加96 g，会制备1 mol H2SeO3
解析：C　用电渗析法制备较纯H2SeO3溶液，膜a、b之间为产品室，膜b、c之间为原料室，由图可知，石墨Ⅰ为电解池的阳极，电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，溶液中H＋通过阳离子交换膜a进入产品室，石墨Ⅱ为阴极，电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜c进入阴极室，Se通过阴离子交换膜b进入产品室，与溶液中的H＋生成亚硒酸。膜b为阴离子交换膜，A正确；石墨Ⅰ为电解池的阳极，与铅蓄电池的正极二氧化铅相连，B正确；石墨Ⅰ为电解池的阳极，水分子在阳极发生氧化反应生成O2和H＋，溶液中H＋通过阳离子交换膜a进入产品室，所以该电解法不能制备硫酸，C错误；铅电极为铅蓄电池的负极，铅在负极发生氧化反应，电极反应式为Pb－2e－＋SPbSO4，电极质量增加96 g时，外电路转移2 mol电子，由得失电子数目守恒可知，产品室中制备的H2SeO3的物质的量为1 mol，D正确。
4.（2024·合肥八中教育集团铭传高级中学段考）某锂电池的总反应为FeS＋2LiFe＋Li2S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba（OH）2废水和含Ni2＋、Cl－的酸性废水，并分别获得BaCl2溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[LiPF6·SO（CH3）2为锂电池的电解质]。下列说法错误的是（　　）
A.X极相连的锂电池电极反应式为FeS＋2Li＋＋2e－Fe＋Li2S
B.当电路中转移1 mol e－时，b室离子数增加2NA个
C.离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜
D.若去掉离子膜M，将a、b两室合并，则X极会产生有毒气体
解析：B　锂电池中，Li电极为负极；废水经过处理后得到单质镍，因此电解池c池中的电极反应为Ni2＋＋2e－Ni，即镍棒上发生了还原反应，因此镍棒为阴极，与锂电池的Li电极Y相连；碳棒为阳极，电极反应式为4OH－－4e－O2↑＋2H2O；因为最后还得到了BaCl2溶液，因此a池中Ba2＋经过离子交换膜M进入b池，c池中的Cl－经过离子交换膜N进入b池，最终得到BaCl2溶液。与X电极相连的为锂电池正极，发生还原反应：FeS＋2Li＋＋2e－Fe＋Li2S，A正确；当电路中转移1 mol e－时，b室会进入1 mol Cl－、0.5 mol Ba2＋，因此共增加1.5 mol离子，即b室离子数增加1.5NA个，B错误；因为Ba2＋经过离子交换膜M进入b池，c池中的Cl－经过离子交换膜N进入b池，因此离子膜M为阳离子交换膜，离子膜N为阴离子交换膜，C正确；若去掉离子膜M，将a、b两室合并，氯离子优先放电，则X极会产生有毒气体氯气，D正确。
5.（2024·广东二模）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.a为电源负极
B.N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜
C.充电时，总反应式为Na＋Na＋＋
D.放电时，每转移2 mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117 g
解析：D　由图知，移向左侧电极，被氧化为，左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：－e－，阴极反应式：Na＋＋e－Na。a为电源正极，A错误；该装置能够实现海水的淡化，Na＋向阴极移动，Cl－向阳极移动，所以M为Cl－交换膜，N为Na＋交换膜，B错误；充电时总反应为Na＋＋Na＋，C错误；放电时，每转移2 mol电子，理论上有2 mol Na＋、2 mol Cl－进入Ⅱ池，所以溶液质量增加（2×23＋2×35.5）g＝117 g，D正确。
6.（2024·浙江名校联盟联考）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是（　　）
A.X、Y交换膜均为质子交换膜
B.电极室C中溶液经灭菌后通入电极室A
C.b电极反应式：C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2↑＋24H＋
D.电极室C中仅发生还原反应
解析：D　该装置为燃料电池，电子流出的一极b极为负极，发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－6CO2↑＋24H＋，a极为正极，该电极上N被还原生成N2，电极反应式为2N＋10e－＋12H＋N2↑＋6H2O；c极为正极，该电极上O2被还原生成H2O，电极反应式为O2＋4e－＋4H＋2H2O；该装置为生物燃料电池，b极为负极，a极、c极为正极，根据各电极反应式可知，b极生成H＋，a极、c极消耗H＋，则X、Y交换膜均为质子交换膜，使H＋由b极向a极、c极迁移，A项正确；电极室C中N转化为N，溶液经灭菌后可通入电极室A，B项正确；b极C6H12O6失去电子生成CO2，C项正确；电极室C中，O2得电子生成H2O，发生还原反应，N转化为N，发生氧化反应，D项错误。
7.（2024·曲靖二中学联体联考）镁—空气中性燃料电池是一种能被海水激活的电池，其能量比干电池高20～50倍。实验小组以该燃料电池为电源制备PbO2，工作原理示意图如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.工作时，乙池可能产生导致光化学污染的气体
B.石墨Ⅱ电极增重239 g时，外电路中流过2 mol电子
C.工作时，电源的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－
D.采用多孔电极有利于增大接触面积便于氧气扩散
解析：B　由图可知，左池为镁—空气中性燃料电池，右池为电解池，镁电极为燃料电池的负极，多孔电极为正极，与正极相连的石墨Ⅰ电极为电解池的阳极，与负极相连的石墨Ⅱ电极为电解池的阴极。工作时，乙池中可能有N被还原生成氮的氧化物，会导致光化学污染，A正确；工作时，Pb2＋在石墨Ⅰ电极上发生氧化反应，生成PbO2等，电极反应式为Pb2＋＋2H2O－2e－PbO2＋4H＋，则石墨电极Ⅰ增重239 g时，外电路中流过2 mol电子，B错误；工作时富氧空气中O2在正极发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－4OH－，C正确；采用多孔电极增大了富氧空气中氧气与电极的接触面积，有利于增大氧气扩散，D正确。
8.（2024·西安浐灞二中模拟）某大学研究团队推出一种新型Zn-NO2电池。该电池能有效地捕获NO2，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.d电极的电势比c电极的电势高
B.d电极为阴极
C.c极的电极反应为－6e－＋7H＋NH3↑＋2H2O
D.电路中转移0.2 mol e－时，理论上能得到1.12 L O2
解析：A　由图可知，锌失去电子发生氧化反应，a为负极，与a相连的c为阴极，b上NO2得到电子，变为，b为正极，与b相连的d为阳极。c 为阴极，d为阳极，d电极的电势比c电极的电势高，A正确；d为阳极，B错误；c极为阴极，被还原转化为NH3，电极反应为＋6e－＋7H＋NH3↑＋2H2O，C错误；d为阳极，电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，电路中转移0.2 mol e－时，理论上能得到0.05 mol O2，标况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12 L，D选项中并未说明是标准状况，此时无法得知O2的体积，D错误。
9.（2024·大庆实验中学模拟）我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成[（CH3）4NOH，M＝91 g·mol－1]，工作原理如图。下列说法错误的是（　　）
A.光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极
B.c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜
C.a电极反应式为2N＋＋2H2O＋2e－2（CH3）4NOH＋H2↑
D.制备0.75 molNOH，a、b两极共产生9.8 L气体（标准状况）
解析：D　从电解池a极区溶液中四甲基氢氧化铵[（CH3）4NOH]浓度增大，可推出（CH3）4N＋透过c膜向a电极移动，则a电极为阴极，c膜为阳膜；Cl－透过d膜向右侧移动，则d膜为阴膜；Na＋透过e膜向左侧移动，则e膜为阳膜。光伏并网发电装置中，N型半导体为负极，P型半导体为正极，A正确；c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B正确；a电极为阴极，H2O被还原生成H2和OH－，OH－和N＋反应生成（CH3）4NOH，电极反应式为2（CH3）4N＋＋2H2O＋2e－2NOH＋H2↑，C正确；制备0.75 molNOH时，由电极反应式2（CH3）4N＋＋2H2O＋2e－2NOH＋H2↑可知，a极生成0.375 mol H2，转移0.75 mol电子，b电极反应式为4OH－－4e－O2↑＋2H2O，生成0.187 5 mol O2，两极共产生0.562 5 mol气体，在标准状况下体积为0.562 5 mol×22.4 L·mol－1＝12.6 L，D错误。
10.（2024·济南质检）利用电化学富集锂的装置如图所示。用离子交换膜将MnO2电极与两个惰性电极隔开。该电化学系统工作时，先通入海水，启动电源1，形成LixMn2O4；关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2通O2。
下列说法正确的是（　　）
A.惰性电极1为阴极
B.膜a为阴离子交换膜
C.当Li＋富集完成时，理论上两个惰性电极上消耗和生成的气体的物质的量相等
D.当电极1生成100 mol气体时，MnO2完全转化为LixMn2O4，则理论上LixMn2O4中x＝0.6
解析：C　启动电源1时，MnO2电极发生还原反应：2MnO2＋xLi＋＋xe－LixMn2O4，为阴极，电极1为阳极，电极反应：2H2O－4e－O2↑＋4H＋；启动电源2时，MnO2电极发生氧化反应：LixMn2O4－xe－xLi＋＋2MnO2为阳极，电极2为阴极，电极反应O2＋2H2O＋4e－4OH－。该电化学系统工作时，先通入海水，启动电源1，形成LixMn2O4，Mn元素化合价降低，发生还原反应，故MnO2电极为阴极，则惰性电极1为阳极，A项错误；启动电源2时，Li＋穿过膜a向腔室2移动，故膜a为阳离子交换膜，B项错误；由上述分析可知，当Li＋富集完成时，根据转移电子守恒，理论上两个惰性电极上消耗和生成的气体的物质的量相等，C项正确；当电极1生成100 mol O2时，转移400 mol电子，有400 mol Li＋与二氧化锰结合，则87 kg，即1 000 mol MnO2完全转化为500 mol LixMn2O4，理论上LixMn2O4中x＝0.8，D项错误。
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