2022届高考化学一轮复习跟踪检测38化学能与电能5__含离子交换膜电池的应用过热点含解析

化学能与电能（5）——含离子交换膜电池的应用 （过热点）

1.(2021·潍坊模拟)海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、SO，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．b膜是阳离子交换膜

B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成

C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA<pHB<pHC

D．B极室产生的气体可使湿润的KI­淀粉试纸变蓝

解析：选A　因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，选项A正确；A极室Cl－在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工作完成后，A室Cl－失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H＋得电子产生氢气，OH－浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHA<pHC<pHB，选项C错误；B极室H＋得电子产生氢气，不能使湿润的KI­淀粉试纸变蓝，选项D错误。

2.用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质(如硫酸钾、碳酸钾等)的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是(　　)

A．电极N为阳极，电极M上H＋发生还原反应

B．电极M的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C．d处流进粗KOH溶液，e处流出纯KOH溶液

D．b处每产生11.2 L气体，必有1 mol K＋穿过阳离子交换膜

解析：选B　根据图示，K＋移向电极N，所以N是阴极，M极是阳极，OH－发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，故A错误、B正确；c处流进粗KOH溶液，f处流出纯KOH溶液，故C错误；N极是阴极，H＋发生还原反应生成氢气，非标准状况下11.2 L氢气的物质的量不一定是0.5 mol，故D错误。

3．(2021·洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。下列叙述正确的是(　　)

A．放电时，负极反应为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋

B．充电时，阳极反应为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋

C．放电时，Na＋经过离子交换膜由b池移向a池

D．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4

解析：选C　放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S2－2e－===Na2S4＋2Na＋，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3，电极反应式为3NaBr－2e－===NaBr3＋2Na＋，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na＋经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。

4．电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A．阴极产生的物质A是H2

B．溶液中Na＋由阳极室向阴极室迁移

C．阳极OH－放电，H＋浓度增大，CO转化为HCO

D．物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性

解析：选D　阴极上发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则阴极上产生的物质A是H2，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，则Na＋由阳极室向阴极室迁移，B正确；由图可知，阳极上产生O2，则阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，溶液中c(H＋)增大，CO转化为HCO，C正确；由图可知，阴极区得到NaOH溶液，为不引入杂质，物质B应为NaOH，其作用是增强溶液的导电性，D错误。

5．(全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为

①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋

②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)

A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性

解析：选C　由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。

6．(2021·防城港一模)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是(　　)

A．气体X是氢气，电极E是阴极

B．H＋由左室进入右室，发生还原反应

C．该储氢过程就是C6H6与氢气反应的过程

D．电极D的电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12

解析：选D　由图可知，苯(C6H6)在D电极加氢还原生成环己烷(C6H12)，则电极D是阴极，电极E是阳极，阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故气体X是氧气，A错误；电解池中阳离子向阴极移动，则H＋由右室进入左室，发生还原反应，B错误；阴极上苯(C6H6)被还原生成环己烷(C6H12)，电极反应式为C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12，根据阴、阳极上发生的反应及得失电子守恒推知电池总反应式为2C6H6＋6H2O===2C6H12＋3O2↑，故该储氢过程就是C6H6与水反应的过程，C错误，D正确。

7.在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2。其原理如图所示。下列有关说法不正确的是(　　)

A．电源B极为负极

B．通电后，若有0.1 mol H2生成，则转移0.2 mol电子

C．通电后，H＋通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液pH减小

D．与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋

解析：选C　电解有机废水(含CH3COOH)，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即2H＋＋2e－===H2↑，则连接阴极的B极为负极，选项A正确；通电后，若有0.1 mol H2生成，根据电极反应式2H＋＋2e－===H2↑可知转移0.2 mol电子，选项B正确；在阴极上氢离子得电子生成氢气，但是氢离子会经过质子交换膜向右移动进入阴极室，阴极室的pH几乎保持不变，选项C不正确；与电源A极相连的惰性电极是阳极，电极反应式为CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋，选项D正确。

8．(2021·泸州一诊)氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是(　　)

A．通电后，阴极室溶液的pH增大

B．阳极电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑

C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g

D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小

解析：选C　通电后，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则溶液的pH增大，故A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，故B正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI，则转移1 mol电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I－移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。