第3板块 专题微课(4) 含膜电化学装置在生产生活中的应用(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考化学二轮复习专题增分方略(山东、海南专版)

含膜电化学装置在生产生活中的应用 专题微课(四) 离子交换膜是一种含离子基团的,对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选择透过性,且电化学性能优良,在涉及电化学的工业生产中广泛应用。由于离子交换膜能将工业生产与化学知识有机地融合,考查学生的学以致用能力,因此备受高考命题者的青睐。 一、 二、 必备知能与思维建模 考法训练与迁移应用 三、 专题质量评价 目 录 必备知能与思维建模 一、 (一)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,如:在电解饱和食盐水中,利用阳离子交换膜,防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应,导致所制产品不纯;防止与阴极产生的H2混合发生爆炸。 2.能选择性地通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3.用于物质的分离、提纯等。 4.用于物质的制备,电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质。 (二)离子交换膜的类型 1.阳离子交换膜 只允许阳离子和水分子通过,阻止阴离子和气体通过 图示 以锌铜原电池为例,中间用阳离子交换膜隔开 分析 ①负极反应式:Zn-2e-===Zn2+ ②正极反应式:Cu2++2e-===Cu ③Zn2+通过阳离子交换膜进入正极区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) 续表 2.阴离子交换膜 只允许阴离子和水分子通过,阻止阳离子和气体通过 图示 以Pt为电极电解淀粉⁃KI溶液,中间用阴离子交换膜隔开 分析 ①阴极反应式:2H2O+2e-===H2↑+2OH- ②阳极反应式:2I--2e-===I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应: 3I2+6OH-===I+5I-+3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极) 续表 3.质子交换膜 只允许H+和水分子通过 图示 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH),可获得清洁能源H2 分析 ①阴极反应式:2H++2e-===H2↑ ②阳极反应式:CH3COOH-8e-+2H2O===2CO2↑+8H+ ③阳极产生的H+通过质子交换膜移向阴极 ④H+→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) 续表 (三)离子交换膜类型的判断 实例分析 电解饱和食盐水 分析方法 电解饱和食盐水时,阴极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,则阴极区域破坏水的电离平衡,OH-有剩余,阳极区域的Na+穿过离子交换膜进入阴极室,与OH-结合生成NaOH,故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜 续表 [典例]　利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,原理如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.产品室发生的反应为N+OH-===NH3·H2O B.N室中硝酸溶液浓度:a%>b% C.a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜 D.M、N室分别产生氧气和氢气 √ 　[解题观摩] 一、通过离子移动走向判断隔膜类型 该装置为用电解法从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨,M室为阴极室,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,N室为阳极室,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+。由M室的电极反应可以看出溶液中OH-的浓度增大,为了保持M室的电中性,多余的OH-需通过a膜进入产品室,故a膜为阴离子交换膜。由N室的电极反应可以看出溶液中H+的浓度增大,为保持N室的电中性及制得产品HNO3,故N需通过c膜进入N室,故c膜为阴离子交换膜。同理为了保持原料室的电中性,N需通过b膜进入产品室,故b膜为阳离子交换膜。 二、逐项分析判断正确答案 由于OH-通过阴离子交换膜进入产品室,N通过阳离子交换膜进入产品室,则产品室发生的反应为N+OH-===NH3·H2O,故A正确;由于N室电极反应产生H+,N通过c膜进入N室,使HNO3浓度增大(b%>a%),故B错误;由上述分析可知a、c为阴离子交换膜,b为阳离子交换膜,故C错误;由上述分析可知M、N室分别产生氢气和氧气,故D错误。 考法训练与迁移应用 二、 1.[质子交换膜](2024·江西卷)我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池,可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是 (　　) A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-===2HCOO-+H2↑+2OH- B.CuRu电极反应为N+6H2O+8e-===NH3↑+9OH- C.放电过程中,OH-通过质子交换膜从左室传递到右室 D.处理废水过程中溶液pH不变,无需补加KOH √ 解析:CuAg电极上HCHO转化为HCOO-和H2,电极反应为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O,A项错误;CuRu电极上N转化为NH3,电极反应为N+6H2O+8e-===NH3↑+9OH-,B项正确;OH-不能通过质子交换膜,C项错误;总反应为8HCHO+N+7OH-===8HCOO-+NH3↑+4H2↑+2H2O,消耗OH-,因此需要补充KOH,D项错误。 2.[阴离子交换膜](2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为 。下列说法错误的是(　　) A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应:2H2O+2e-===2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ √ 解析:传统电解水过程中每转移4 mol e-可制得2 mol H2,耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e-,阴、阳极均可产生2 mol氢气,则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由装置图知,b为阳极,a为阴极,在阴极区阳离子放电,则阴极的电极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,B正确;综合装置图中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知,OH-通过阴离子交换膜向b极区移动,C正确;由反应机理知,D正确。 3. [双选][阴、阳离子交换膜]电解硫酸钠溶液制取某正极材料的前驱体NCM(OH)2,其工作原理如图所示: 下列说法正确的是 (　　) A.a是直流电源的负极,石墨电极发生还原反应 B.当产生0.1 mol的NCM(OH)2时,纯钛电极上产生标准状况下2.24 L气体 C.交换膜A是阴离子交换膜,交换膜B是阳离子交换膜 D.通电一段时间,Ⅰ室pH不变 √ √ 解析:由图可知,前驱体在Ⅲ室产生,金属阳离子会进入Ⅲ室,与纯钛电极产生的OH-反应生成前驱体,纯钛电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,作电解池的阴极,接电源负极(b),故a为正极,石墨电极为阳极,阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,发生氧化反应,Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极,故交换膜A为阴离子交换膜,据此分析解题。由分析可知,a是直流电源的正极,石墨电极为阳极,发生氧化反应,A错误。产生0.1 mol的NCM(OH)2时,需要0.2 mol OH-,纯钛 电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,产生氢气0.1 mol,标准状况下的体积为0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L,B正确。由分析可知,交换膜A是阴离子交换膜,交换膜B是阳离子交换膜,C正确。由分析可知,石墨电极为阳极,阳极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑,则通电一段时间,Ⅰ室pH减小,D错误。 4.[双极膜](2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂,用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸,原理如图,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中,甲醛转化为HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH- [OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-===HCOO-+H·。下列说法错误的是(　　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-===CHOCOOH+H2O 解析:左侧PbCu电极的Pb表面 转化为 ,发生脱氧的还原反应,Cu表面 转化为 ,发生脱氧、加氢的还原反应,因此PbCu电极为阴极; √ 根据题干信息,右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应,因此Cu电极为阳极。根据题干信息可知,Cu电极所在的阳极区先后发生反应: HCHO+OH- HOCH2O-、HOCH2O-+OH- [OCH2O]2-+H2O、[OCH2O]2--e-===HCOO-+H·,H·可转化为H2,则阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H2↑+2H2O,C正确。根据阳极总反应可知,每消耗4个OH-,电路中通过2e-,根据电荷守恒,双极膜中有2个OH-向阳极迁移,即阳极区c(OH-)减小,A正确。由题给信息知,阴极总反应物为H2C2O4、NH2OH,总产物为H3N+CH2COOH, 电极反应式为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+===H3N+CH2COOH+3H2O,每生成1 mol H3N+CH2COOH,电路中通过6 mol e-,双极膜中需有6 mol H2O解离出6 mol H+向阴极迁移,B错误。双极膜中H2O解离出的H+向阴极移动,因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4+2H++2e-===OHCCOOH+H2O,D正确。 专题质量评价 (选择题每小题3分,本检测满分30分) 1 2 3 4 5 6 7 1.我国科学家开发设计一种天然气脱硫装置,利用如图装置可实现: H2S+O2===H2O2+S↓。已知甲池中有如下的转化: 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 下列说法错误的是 (　　) A.该装置可将光能转化为电能和化学能 B.H+移动方向:甲池→全氟磺酸膜→乙池 C.甲池①处发生反应:O2+H2AQ===AQ+H2O2 D.乙池中每转化1 mol H2S,有1 mol 发生还原反应 √ 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 解析:由题图可知,装置为原电池装置,右侧I-失去电子发生氧化反应生成,为负极,则左侧为正极;根据图中信息知道是将光能转化为电能和化学能的装置,A正确。原电池中阳离子移向正极,甲池中碳棒是正极,所以氢离子从乙池移向甲池,B错误。由图可知,甲池①处发生反应,氧气和H2AQ生成AQ和过氧化氢,反应为O2+H2AQ===AQ+H2O2,C正确。乙池中硫的化合价由-2变为0,I-失去2个电子转化为,由电子守恒可知H2S~2e-~,则每转化1 mol H2S,有1 mol 发生氧化反应,D正确。 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 2.(2024·贵阳市第一中学三模)一种利用分子筛除去空气中的H2O、CO2、N2等,获得纯氧气并构建锂⁃氧气电池,工作原理如图所示。下列叙述正确的是 (　　) 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 √ A.放电时,a极为负极,发生还原反应 B.放电时,空气通入分子筛发生分解反应生成O2 C.充电时,b极反应式为-2e-===O2↑ D.充电时,a极质量净减3.2 g时,外电路中有0.1 mol电子转移 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 解析:放电时,a极为负极,发生氧化反应,A错误。分子筛分离出氧气,属于物理变化,没有发生化学变化,B错误。充电时,b极为阳极,过氧根离子发生氧化反应生成氧气,C正确。充电时,a极为阴极,电极反应式为Li2O2+2e-===2Li+,阴极减少质量等于脱去过氧根离子质量,阴极净减3.2 g,相当于脱离0.1 mol ,根据电极方程式中的计量关系,电路中应有0.2 mol电子转移,D错误。 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 3.(2024·河南省名校联盟质检)由我国科学家研发的一种负极材料为固态聚酰亚胺的水系二次电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 (　　) 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 √ A.充电时有机电极与外加电源的正极相连,发生了氧化反应 B.放电时每转移2 mol e-,右室离子数目增加2NA C.放电时有机电极反应为 D.将M+由Li+换成Na+,电池的比能量会下降 解析:由题图可知充电内电路M+移向左电极,故有机电极为电解池的阴极,与外加电源的负极相连,发生还原反应,A错误; 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 放电时,右侧电极为原电池正极,发生还原反应,+2e-===3I-,则放电时每转移2 mol e-,右侧增加2 mol阴离子,同时有2 mol M+进入右室,右室离子数目增加4NA,B错误;由图可知,放电时负极电极的 失去电子,发生氧化反应,生成 ,反应为 ,C错误;比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能,钠的相对原子质量大于锂,故将M+由Li+换成Na+,电池的比能量会下降,D正确。 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 4.(2024·四川成都模拟)浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池,理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池,图2为电渗析法制备磷酸二氢钠,以浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法正确的是 (　　) 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 A.电极Ag(Ⅱ)的电极反应式为Ag-e-===Ag+ B.电渗析装置中膜a、b均为阳离子交换膜 C.电渗析过程中左室中NaOH浓度增大,右室H2SO4的浓度减小 D.电池从开始到停止放电,理论上可制备2.4 g NaH2PO4 解析:图1装置为浓差电池,放电过程中左右两侧同种离子的浓度趋于相等,其离子交换膜为阴离子交换膜,故右端N会进入左端,故左端为负极,发生失电子的氧化反应:Ag-e-===Ag+;右端为正极,发生得电子的还原反应:Ag++e-===Ag,A错误。 √ 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 根据图2中间室可知,该室Na3PO4转化为NaH2PO4,即c(Na+)减小,c(H+)升高,则右室中的H+进入中间室,中间室的Na+进入左室,则膜a、膜b均为阳离子交换膜,B正确。根据电极反应和离子移动,右室中H+的物质的量并不会改变,而水的量减小,故右室中的硫酸浓度会增大,C错误。当浓差电池两端浓度相等时,电池停止放电,此时两端c(Ag+)=3 mol·L-1,转移0.02 mol电子,则将有0.02 mol H+进入中间室,发生反应P+2H+===H2P,生成的NaH2PO4为0.01 mol,质量为1.2 g,D错误。 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 5.(2024·沈阳市第二中学三模)利用铝⁃CO2电池电解MnSO4溶液制备MnO2的装置如图所示。N极为铝电极,其余电极为石墨电极,下列说法错误的是 (　　) 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 A.双极膜产生的H+移向M极 B.Q极端的电势高于P极端 C.装置工作时,消耗的气体与生成的气体的物质的量相等 D.外电路中通过0.3 mol e-时,氢氧化钠溶液的质量增加2.7 g 解析:M电极二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸,N电极Al失电子发生氧化反应生成[Al(OH)4]-,可知M是正极、N是负极;N与电解池P相连, √ 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 则P为阴极,M与电解池Q相连,则Q是阳极。原电池中阳离子移向正极, M是正极,双极膜产生的H+移向M极,故A正确。Q是阳极、P是阴极, Q极端的电势高于P极端,故B正确。装置工作时,M电极1 mol CO2参加反应转移2 mol电子,P极氢离子得电子生成氢气,转移2 mol电子生成 1 mol氢气,消耗的气体与生成的气体的物质的量相等,故C正确。外电路中通过0.3 mol e-时,双极膜中有0.3 mol氢氧根离子进入氢氧化钠溶液,0.1 mol Al进入溶液,氢氧化钠溶液的质量增加7.8 g,故D错误。 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 6.(2024·湖北省华中师大一附中模拟)中科院研究人员使用水、碳酸酯两相电解液通过电化学固⁃液反应器将Na嵌入到FePO4合成NaFePO4,反应器中发生反应的离子方程式为3xI-+2FePO4+2xNa+=== 2NaxFePO4+x(0≤x≤1),下列说法正确的是(　　) 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 A.合成总反应可以表示为xNa+FePO4 NaxFePO4 B.离子交换膜为阴离子交换膜 C.阳极区采用水相,NaPF6的作用是增强导电性 D.理论上,当电路转移0.2 mol电子时,此时固体中钠铁个数比为1∶5 解析:由图可知,与直流电源负极相连的铁电极为电解池的阴极,碘三离子在阴极得到电子发生还原反应生成碘离子,电极反应式为+2e-===3I-,钠电极为阳极, √ 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 金属钠在阳极失去电子发生氧化反应生成钠离子,电极反应式为Na-e-===Na+,钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室,放电生成的碘化钠进入反应器中与FePO4反应生成NaxFePO4和NaI3,合成总反应可以表示为xNa+FePO4 NaxFePO4。由分析可知,合成NaxFePO4过程中,钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室,故B错误;金属钠能与水反应生成氢氧化钠和氢气,所以阳极区不能采用水相,故C错误;当电路转移0.2 mol电子时,放电生成0.2 mol钠离子,但无法确定参与反应FePO4的物质的量,所以无法依据反应器中的反应方程式确定x的值,不能计算固体中钠铁个数比,故D错误。 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 10 9 8 7．[双选](2024·山东济宁二模)科学家在利用双极膜反应器电化学合成氨领域取得重要成果，装置如图所示，下列说法错误的是(　　) 1 2 4 5 6 7 3 √ 10 9 8 A．d为阴离子交换膜 B．若转移4 mol电子，在a电极生成1 mol KOH C．双极膜中消耗8 mol水时，b电极生成2 mol气体 D．电解一段时间后，KOH溶液的浓度保持不变 √ 1 2 4 5 6 7 3 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 10 9 8 1 2 4 5 6 7 3 10 9 8 8 mol氢离子通过阳离子交换膜c进入阴极室，在阴极室得到1 mol氢氧化钾，则转移4 mol电子时，在a电极生成0.5 mol氢氧化钾，故B错误；由分析可知，b电极为阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，由得失电子数目守恒可知，转移4 mol电子时，双极膜中消耗4 mol水，b电极生成2 mol氧气，故C正确； 1 2 4 5 6 7 3 10 9 8 由分析可知，b电极为阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，水电离出的氢氧根离子通过阴离子交换膜d进入阳极室，则电解一段时间后，阳极室中的氢氧化钾的物质的量不变，水的质量增大，则氢氧化钾的浓度减小，故D错误。 1 2 4 5 6 7 3 8.(2024·辽阳市二模)香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作,证明了TiO2纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性,展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下列有关装置放电过程(如图所示)的叙述错误的是 (　　) 8 10 9 1 2 4 5 6 7 3 8 A.电子由a极经用电器流向b极 B.a极为负极,b极发生还原反应 C.b极上的电极反应式为N+8e-+6H2O===NH3↑+9OH- D.a极质量减少2.60 g时,双极膜中有0.08 mol H+向a极区迁移 √ 10 9 1 2 4 5 6 7 3 8 解析:a极上Zn发生失电子的氧化反应转化成Zn2+,a极为负极,b极上硝酸根离子发生得电子的还原反应转化成NH3,b极为正极。放电时,电子由负极(a极)经用电器流向正极(b极),A项正确;根据分析,a极为负极,b极为正极,b极上N发生还原反应,B项正确;b极上硝酸根离子发生还原反应转化成NH3,电极反应式为N+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-,C项正确;a极电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,a极减少Zn的物质的量为=0.04 mol,电路中通过电子物质的量为0.08 mol,b极电极反应式为N+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-,双极膜中有0.08 mol OH-向a极区迁移,D项错误。 10 9 1 2 4 5 6 7 3 8 9.(2024·菏泽市模拟)一种高盐高氨氮难降解有机废水的处理方法如图所示,下列说法正确的是 (　　) 9 10 1 2 4 5 6 7 3 8 A.A区电极反应式为2N-6e-===N2↑+8H+ B.电池工作时,H+由B区移向A区 C.C区a电极接电源负极 D.若B区1 mol Cl参加反应,同时可生成67.2 L N2 9 √ 10 1 2 4 5 6 7 3 8 解析:通过图示可知连接正极的A区失去电子,为阳极区,发生氧化反应,B区得到电子,为阴极区,发生还原反应。A区发生氧化反应,电极反应式为2N-6e-===N2↑+8H+,故A正确;电池工作时,H+由A区移向B区,B错误;C区a电极发生氧化反应,应接电源正极,故C错误;未指明标准状况,所以无法计算N2的体积,故D错误。 9 10 1 2 4 5 6 7 3 8 9 10 1 2 4 5 6 7 3 8 9 10 √ A．装置工作时，阴极室溶液pH逐渐减小 B．U1V时，M电极上的还原产物为H2 C．U2V时，阴极室消耗气体与阳极室产生气体的物质的量之比为2∶1 D．U3 V时，测得生成的n(CH4)∶n(C2H4)＝7∶4，则x＝42 √ 1 2 4 5 6 7 3 8 9 10 解析：装置工作时，CO2在阴极室得到电子生成有机物X，由电荷守恒可知，该过程中会有OH－生成，则阴极室溶液pH逐渐增大，故A错误；由图2可知，当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，说明二氧化碳没有在阴极得到电子发生还原反应，而是水在阴极得到电子发生还原反应生成H2，故B正确；图2中显示U2V时含碳化合物为HCOO－，且FE%较低，即并不是所有CO2都转化为HCOO－，同时水在阴极放电生成H2，无法计算消耗的CO2与产生的O2物质的量之比，故C错误； 1 2 4 5 6 7 3 8 9 10 1 2 4 5 6 7 3 8 9 10 本课结束 解析：由图可知，与直流电源负极相连的a电极为电解池的阴极，水分子作用下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和氢氧根离子，电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－，水电离出的氢离子通过阳离子交换膜c进入阴极室，b电极为阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O， 水电离出的氢氧根离子通过阴离子交换膜d进入阳极室。由分析可知，水电离出的氢氧根离子通过阴离子交换膜d进入阳极室，故A正确；由分析可知，与直流电源负极相连的a电极为电解池的阴极，水分子作用下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和氢氧根离子，电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－，由得失电子数目守恒可知，转移8 mol电子时，双极膜中消耗8 mol水， 10．[双选](2024·山东烟台一模)在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理将CO2转化为含碳化合物X，装置如图1所示。相同条件下，恒定通过电解池的电量，测得生成不同含碳化合物X的法拉第效率(FE)FE＝×100%随电压的变化如图2所示。下列说法正确的是(　　) 当电解电压为U3 V时，CO2→CH4转移8e－，2CO2→C2H4转移12e－，当电解生成的n(CH4)∶n(C2H4)＝7∶4时，可建立等式＝，则x＝42，故D正确。 $$