(练习)能力课时培优练(7) 离子交换膜在电化学中的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

能力课时培优练(7)　离子交换膜在电化学中的应用 1．已知X、Y均为惰性电极，海水中富含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等离子，用如图装置模拟海水淡化的过程。下列叙述中不正确的是(　　) A．N是阴离子交换膜 B．Y电极上产生有色气体 C．X电极区有浑浊产生 D．X电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O D　[隔膜N靠近阳极，阳极上是阴离子放电，所以隔膜N是阴离子交换膜，A正确；通电后Y电极为阳极，阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；通电后X电极为阴极，阴极上是H2O得到电子生成氢气和OH－，导致阴极区氢氧根离子浓度增大，OH－与Ca2＋、Mg2＋形成沉淀，C正确； X电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，D错误。] 2．用多孔石墨电极电解法脱硫不仅可以脱除烟气中的SO2，还可以制得H2SO4，装置如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．阳极放电的物质是SO2 B．阳极电极反应式为SO2－2e－＋SO===2SO3 C．电解过程电解池中SO数目减少 D．通N2的目的是将电解后的气体转移出来 C　[由示意图可知，阳极上SO2发生失电子的氧化反应生成SO3，电极反应式为SO2－2e－＋SO===2SO3，则阳极放电的物质是SO2，A正确，B正确；电解池中总反应为O2＋2SO22SO3，所以电解过程电解池中SO数目不变，C错误；阳极通入性质稳定的氮气，能将电解后的混合气体及时吹出，使之被水吸收生成H2SO4，达到彻底脱硫的目的，D正确。] 3．以石墨负极(C)、LiFePO4正极组成的锂离子电池的工作原理如图所示(实际上正负极材料是紧贴在锂离子导体膜两边的)。充放电时，Li＋在正极材料上脱嵌或嵌入，随之在石墨中发生了LixC6生成与解离。下列说法正确的是(　　) A．锂离子导电膜应有保护成品电池安全性的作用 B．该电池工作过程中Fe元素化合价没有发生变化 C．放电时，负极材料上的反应为6C＋xLi＋＋xe－===LixC6 D．放电时，正极材料上的反应为LiFePO4 －xe－===Li1－xFePO4 ＋xLi＋ A　[为了防止正负极相互接触，用锂离子导电膜隔开，起到保护成品电池安全性的作用，故A正确；总反应LiFePO4＋6CLi1－xFePO4 ＋LixC6，原电池原理和电解池原理中，都需要发生氧化还原反应，可知铁元素化合价发生变化，B错误；放电时，负极材料上的反应为LixC6－xe－===6C＋xLi＋，C错误；放电时，正极材料上的反应为Li1－xFePO4 ＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，D错误。] 4．一种新的低能量电解合成1,2­二氯乙烷的实验装置如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．该装置工作时，化学能转变为电能 B．CuCl2能将C2H4还原为1,2­二氯乙烷 C．X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 D．该装置总反应为CH2===CH2＋2H2O＋2NaClH2＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl D　[该装置为电解池，则工作时，电能转变为化学能，A项错误； C2H4中C元素化合价为－2价，ClCH2CH2Cl中C元素化合价为－1价，则CuCl2能将C2H4氧化为1,2­二氯乙烷，B项错误； 该电解池中，阳极发生的电极反应式为CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，阳极区需要氯离子参与，则X为阴离子交换膜，而阴极区发生的电极反应式为2H2O ＋ 2e－===H2＋ 2OH－，有阴离子生成，为保持电中性，需要电解质溶液中的钠离子，则Y为阳离子交换膜，C项错误；该装置中阳极首先发生反应：CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2­二氯乙烷和CuCl，在阳极区循环利用，而阴极水中的氢离子放电生成氢气，其总反应方程式为CH2===CH2＋2H2O＋2NaClH2＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl, D项正确。] 5．(双选)生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．a极为电源正极，b极为电源负极 B．装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极 C．Ⅰ室能得到副产品浓硝酸，Ⅲ室能得到副产品浓氨水 D．阴极的电极反应式为2NO＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O AC　[根据装置图，Ⅰ室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜，即NO从Ⅱ室移向Ⅰ室，同理NH从Ⅱ室移向Ⅲ室，依据电解原理，a为正极，b为负极，A正确；根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴阳离子通过，B错误；Ⅰ室为阳极室，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，得到较浓的硝酸，Ⅲ室为阴极室，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，NH与OH－反应生成NH3·