微切口热练(5) 电化学中的“双极膜”分析应用-【金版新学案】2024高考化学大二轮专题复习与测试（新教材，广东专版）

微切口热练(五)　电化学中的“双极膜”分析应用 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 1．双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解离为OH－和H＋，并透过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的CO2过程如图所示，已知盐室中生成CaCO3实现捕获，下列说法正确的是(　　) A．捕获装置中，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑ B．溶液中的X为H＋ C．交换膜A为阳离子交换膜 D．捕获1.12 L CO2转化为沉淀，则转移电子2 mol 答案：A 解析：阴极发生还原反应，溶液中H＋放电，为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；碱室是CO2转化为CO，应由双极膜产生OH－不断补充，保持碱的浓度，X应为OH－，B错误；盐室生成CaCO3，就需要CO穿过交换膜A，所以交换膜A为阴离子交换膜，C错误；捕获1.12 L CO2，未指明标准状况，无法计算转移电子数，D错误。 2．利用双极膜电渗析法处理废水，可实现废水的高效净化，其原理如图所示。双极膜是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜制成的阴、阳复合膜。在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O分子解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜。下列说法正确的是(　　) A．电极X连接电源的正极，其电极反应式为4OH－－4e－===F11FO2↑＋2H2O B．Z为淡水，M为H2SO4溶液，b膜为阳离子交换膜 C．理论上，每转移2 mol电子，两极共产生1.5 mol气体 D．该装置中，电子的转移方向为电极X→电解质溶液→电极Y 答案：C 解析：在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O分子解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，电解过程中，阳离子H＋向阴极移动，则电极X为阴极，连接电源的负极，Y为阳极，连接电源的正极。电解过程中，阳离子H＋向阴极移动，则电极X为阴极，连接电源的负极，A项错误；Na＋、Ni2＋向阴极移动，a膜为阳离子交换膜，SO向阳极移动，b膜为阴离子交换膜，Z为淡水，N为H2SO4溶液，B项错误；阴极上H＋放电，产生H2，阳极上OH－放电，产生O2，根据得失电子守恒，理论上每转移2 mol电子，产生1 mol H2和0.5 mol O2，C项正确；电子通过外电路移动，不会经过电解质溶液，D项错误。 3．双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－离子源。利用双极膜制取NaOH和H3PO4，产品室1的产品是NaOH，其装置如图所示。 则下列说法正确的是(　　) A．a为铅酸蓄电池的正极，电子由b极流出经装置流入a极 B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 C．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O＋4e－===O2↑＋4H＋ D．若要制60 g NaOH，理论上铅酸蓄电池的负极增重72 g 答案：D 解析：已知产品室1的产品是NaOH，说明原料室中Na＋往左移动，电极Ⅰ是阴极，a为铅酸蓄电池的负极，b为铅酸蓄电池的正极，膜1为阳离子交换膜，H2PO向右移动到产品室2中，膜2为阴离子交换膜，双极膜解离生成的氢离子向左移动，从而在产品室2得到磷酸，解离生成的氢氧根离子向右移动到电极Ⅱ(阳极)区，阳极发生失电子的氧化反应，据此分析解答。根据上述分析可知，a为铅酸蓄电池的负极，电子由a极流出经装置流入电极Ⅰ，A错误；结合上述分析可知，膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜，B错误；电极Ⅱ为阳极，水发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C错误；铅酸蓄电池的负极反应为：Pb－2e－＋SO===PbSO4，当转移2 mol电子时，负极增加1 mol SO的质量，即96 g，生成的60 g NaOH，即为1.5 mol，转移的Na＋也是1.5 mol，电路中转移1.5 mol电子，负极增重的质量为72 g，故D正确。 4. 八钼酸铵[(NH4)4Mo8O26]可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。下列说法错误的是(　　) A．a连接电源正极 B．生成Mo8O的反应为8MoO＋12H＋===Mo8O＋6H2O C．电解一段时间后，b极附近氨水的浓度减小 D．双极膜附近的OH－移向左侧 答案：C 解析：由图可知，b为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，则a为阳极，水放电生成氧气和氢离子；双极膜释放出氢离子向阴极移动和MoO反应生成Mo8O；由分析可知，a为阳极，连接电源正极，A正确；双极膜释放出氢离子向阴极移动和MoO反应生成Mo8O，生成Mo8O的反应为8MoO＋12H＋===Mo8O＋6H2O，B正确；电解一段时间后，b极附近生成的氢氧根离子和左侧迁移过来的铵根离子生成一水合氨，氨水的浓度变大，C错误；阴离子向阳极迁移，双极膜附近的OH－移向左