第一篇 选择题八 微题型19 含“膜”电化学装置的分析与判断-（教师用书）【考前60天】2024年高考化学总复习特色专项集训

微题型19　含“膜”电化学装置的分析与判断 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 ① ② ③ 　(2021·广东卷)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＋ [思路分析] 6 学科网（北京）股份有限公司 [解析]　由装置图可知，水放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18 g，故B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；电解的总反应的离子方程式为2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋，故D正确。 [答案]　D (2)电化学装置的逆向设问及分析思路 　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) [思路分析]　 6 学科网（北京）股份有限公司 [答案]　B 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－)]×。 1.2012年RongLan等人利用电解原理，以Nafion薄膜为电解质，在常温常压条件下以空气和水为原料高效的完成了合成氨反应。根据反应原理图，下列分析错误的是(　　) A.总反应为2N2＋6H2O4NH3＋3O2 B.A极与电源负极相连 C.H2O发生氧化反应，生成H＋和O2 D.标况时生成2 mol NH3恰好消耗空气22.4 L 解析　由图可知，该装置为电解池，通入空气的A极为电解池的阴极，与电源负极相连，空气中氮气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2＋6e－＋6H＋===2NH3，通入水的B极为阳极，与电源正极相连，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＋，电解的总反应方程式为2N2＋6H2O4NH3＋3O2。由电极反应式可知，标况时生成2 mol氨气，需要消耗空气中22.4 L氮气，则消耗空气的体积一定大于22.4 L，故D错误。 答案　D 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(　　) 6 学科网（北京）股份有限公司 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 解析　由图分析可知，电极1为电解池阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，①中Cl－向最左室移动，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2H＋＋2e－===H2↑，⑦中Na＋向最右室移动，则离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，A错误；结合阴、阳离子移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，B正确；通电时，阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，C错误；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，D错误。 答案　B 3.(2022·南京高三期中)一种Zn－PbO2电池工作原理如装置图所示。下列说法正确的是(　　) A.电池工作时电能转化为化学能 B.放电过程中电极a区溶液的pH增大 C.电池工作一段时间后K2SO4浓度减小 D.b极区的反应为PbO2＋4H＋＋2e－＋SO===PbSO4＋2H2O 解析　电池工作时化学能转化为电能，A错误；放电过程中电极a的反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，消耗氢氧根离子，酸性增强，pH减小，B错误；阳