2023届高三化学二轮复习选择题提升训练 含“膜”电化学装置的分析与判断

含“膜”电化学装置的分析与判断 真题示范 1．(2022·全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择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 2．(2022·山东，13改编)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法不正确的是(　　) A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C．乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D．若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 3．(2022·全国乙卷，12)Li-O2电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h＋)，驱动阴极反应(Li＋＋e－===Li)和阳极反应(Li2O2＋2h＋===2Li＋＋O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是(　　) A．充电时，电池的总反应为Li2O2===2Li＋O2 B．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 C．放电时，Li＋从正极穿过离子交换膜向负极迁移 D．放电时，正极发生反应：O2＋2Li＋＋2e－===Li2O2 4．(2021·天津，11)如下所示电解装置中，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是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极 Ⅱ 附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 5．(2021·全国甲卷，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用 B．阳极上的反应式为＋2H＋＋2e－―→＋H2O C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子 D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移 疑难精讲 1．离子交换膜的分类 2．离子交换膜的作用 3．带隔膜电化学装置的分析思路 (1)电化学装置的正向设问及分析思路 例1　(2021·广东，16)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　) A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B．生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋ 分析思路 (2)电化学装置的逆向设问及分析思路 例2　氢氧化锂(LiOH)可用作光谱分析的展开剂、润滑油，其兴趣小组利用三室电解法制备氢氧化锂，同时得到重要工业原料硫酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为负极 B．N为阳离子交换膜 C．石墨电极 Ⅱ 的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D．制备2.4 g氢氧化锂，理论上生成气体A 1.12 L(标准状况下) 分析思路 4．定量关系 (1)阴离子、阳离子、质子交换膜 外电路电子的转移数＝通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。 (2)双极膜 外电路电子的转移数＝双极膜解离的[n(H＋)＋n(OH－)]×。 模拟演练 1．锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi＋CFx===xLiF＋C，放电产物LiF沉积在正极，工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．离子交换膜为阴离子交换膜 B．正极的电极反应式为CFx＋xe－＋xLi＋===xLiF＋C C．电解质溶液可用LiClO4的乙醇溶液代替 D．a极电势高于b极电势 2．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的分离。下列说法正确的是(　　) A．离子交