第4章 化学反应与电能 章末检测卷（讲义word）-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修1同步练测（人教版2019）

[对应学生用书第99页] 素养一　离子交换膜在工业生产中的应用 一、常见的离子交换膜 　离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分为三类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 二、离子交换膜的作用 1．能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 2．能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 三、“离子交换膜”电解池的解题步骤 第一步，分清离子交换膜的类型。即离子交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过离子交换膜。 第二步，写出电极反应式，判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 四、离子交换膜的相关计算 1．迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数。 2．溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。 1．(江西吉安七校联考)氢氧化钾在医药、轻工业、电化工、纺织等领域有广泛的应用。实验室以铁、石墨为电极，电解饱和KCl溶液制备KOH、Cl2等，电解装置如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．a 电极是铁 B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．当电路中有2 mol电子转移时，有78 g K＋通过阳离子交换膜进入a极区 D．一段时间后整个电解池均变成红色 解析　结合图示装置可知a极为阳极，由于要制备KOH和Cl2，即阳极反应为2Cl－－ 2e－===Cl2↑，阳极应为石墨，A错误；b极为阴极，电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；电路中有2 mol 电子转移时，会有2 mol K＋从阳极区移向阴极区，即有2 mol× 39 g/mol＝78 g K＋通过阳离子交换膜进入b极区，C错误；阳极生成 Cl2，阳极区不变红，D错误。 答案　B 2．工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。已知： ①Ni2＋在弱酸性溶液中发生水解； ②氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)。 下列说法不正确的是 (　　) A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水pH D．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应的总方程式发生改变 解析　由图知，碳棒与电源正极相连，作电解池的阳极，电极反应式为4OH－－4e－=== O2↑＋2H2O，故A正确；电解过程中为平衡A、C室中的电荷，A室中的Na＋和C室中的Cl－分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B室中，使B室中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大，故B错误；因Ni2＋在弱酸性溶液中易发生水解，且氧化性：Ni2＋(高浓度)>H＋>Ni2＋(低浓度)，为了提高Ni的产率，电解过程中需要控制废水的pH，故C正确；若将图中阳离子膜去掉，由于放电顺序：Cl－>OH－，则Cl－在阳极放电：2Cl－－2e－===Cl2↑，电解反应的总方程式会发生改变，故D正确。 答案　B 素养二　电化学“串联”装置 一、两类串联装置的特点 无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池，即左图为原电池，右图为电解池 有外接电源，两烧杯均作电解池，且串联电解，通过的电量相等 二、“串联”类电池的解题流程 3．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含 Cr2O的酸性废水，最终可将Cr2O转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如图。下列说法正确的是 (　　) A．Fe(Ⅱ)为阳极 B．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O C．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)电极附近有沉淀析出 D．电路中每转移6 mol电子，最多有1 mol Cr2O被还原 解析　由H＋移动方向可知，M电极是负极，则Fe(Ⅱ)为阴极，故A错误；M电极的电极反应式为CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋，故B错误；Fe(Ⅰ)为阳极，Fe失电子生成Fe2＋，Fe2＋与Cr2O发生反应：6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋ ＋2Cr3＋＋7H2O，电解一段时间后，Fe(Ⅱ)电极生成的OH－移向阳极区，在Fe(Ⅰ)电极附近生成Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀，故C正确；6Fe～12e－～6Fe2＋～Cr2O，电路中每转移6 mol电子，最多有0.5 mol Cr2O被还原，故D错误。 答案　C 4．(湖南长沙A佳教育联盟月考)下图为相互串联的三个装置，下列说法正确的是(　　) A．甲池中A极的电极反应式为CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ B．若利用乙池在铁片上镀银，则C是铁片 C．往丙池中滴加酚酞，石墨附近溶液先变红 D．若甲池消耗标准状况下1．4 L CH4，则丙池中阳极上产生气体的物质的量为0.15 mol 解析　结合图示装置可知甲池为燃料电池，乙池和丙池均为电解池。甲池中CH4在碱性条件下失电子发生氧化反应，A极的电极反应为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，A错误；若利用乙池在铁片上镀银，铁片作阴极，即D是铁片，B错误；丙池中Fe电极与电源负极相连，为阴极，石墨电极为阳极，在石墨电极生成Cl2，在Fe电极生成H2和NaOH，则往丙池中滴加酚酞，铁电极附近溶液先变红，C错误；若甲池消耗标准状况下1．4 L CH4，反应中失去电子的物质的量为×8＝0.5 mol，串联电路中转移电子的物质的量相等，则丙池阳极也失去0.5 mol 电子，丙池中阳极开始时的电极反应为2Cl－－2e－=== Cl2↑，溶液中含n(Cl－)＝0.1 L×1 mol/L＝0.1 mol，产生0.05 mol Cl2，然后阳极水电离出的 OH－放电，结合2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知转移0.4 mol电子时生成0.1 mol O2，即阳极上共生成气体(0.05＋0.1) mol＝0.15 mol，D正确。 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $$