课下巩固检测练20 电化学中的多室、多池装置-【正禾一本通】2025年高考化学高三二轮专题复习高效讲义（新教材，双选版）

[课下巩固检测练(二十)]　电化学中的多室、多池装置 __________________________________________________________________(每小题5分) 1．(2024·广西南宁二模)一种利用金属磷化物作为催化剂，将CH3OH转化成甲酸钠的电化学示意图如下，阴极生成和一种气体。下列说法错误的是(　　) A．b为电源正极 B．Na＋由右侧室向左侧室移动 C．阴极的电极反应式为2CO2＋2H2O＋2e－===2＋H2 D．理论上，当电路中转移2 mol e－时，阴极室质量增加134 g 解析：选D。由CH3OH制取HCOONa，C元素由－2价升高到＋2价，则右侧电极为阳极，b电极为正极，左侧电极为阴极，a为负极，A正确；阴极的电极反应式为2CO2＋2H2O＋2e－===2＋H2，阳极的电极反应式为CH3OH－4e－＋5OH－===HCOO－＋4H2O，根据电极反应式的离子消耗与生成情况可知，Na＋由阳极向阴极移动，即由右侧室向左侧室移动，B正确、C正确；当电路中转移2 mol e－时，根据2CO2＋2H2O＋2e－===H2＋2，吸收n(CO2)＝n(e－)＝2 mol，生成n(H2)＝1 mol，定向移动到阴极的n(Na＋)＝n(e－)＝2 mol，则阴极室增加的质量m＝m(CO2)＋m(Na＋)－m(H2)＝2 mol×44 g·mol-1＋2 mol×23 g·mol-1－1 mol×2 g·mol-1＝132 g，D错误。 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分离。下列说法正确的是(　　) 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：选B。A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，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2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，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，错误；B项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C项，通电时，阳极电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，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，错误。 3．某化学兴趣小组，根据电化学原理，设计出利用KCl、NaNO3为原料制取KNO3和NaCl的装置如图。A、C代表不同类别的选择性离子通过膜。下列有关说法正确的是(　　) A．C为阳离子交换膜 B．M和N均可采用纯铜作为电极材料 C．M和N电极产生气体的体积比为2∶1 D．电解总反应：KCl＋NaNO3KNO3＋NaCl 解析：选C。根据出口的溶液，电极M为电解池的阴极，水在阴极放电生成氢气和氢氧根离子，电极附近阴离子电荷数大于阳离子，氯离子通过阴离子交换膜C进入左侧产品室(C和A之间)，导致流入硝酸钠溶液的原料室中的钠离子通过阳离子交换膜A进入左侧产品室，硝酸根离子通过阴离子交换膜C进入中间产品室(C和A之间)，N电极为电解池阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极附近阳离子电荷数大于阴离子，钠离子通过阳离子交换膜A进入右侧产品室(C和A之间)，导致流入氯化钾溶液的原料室中的氯离子通过阴离子交换膜C进入右侧产品室，钾离子通过阳离子交换膜A进入中间产品室，电解的总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，M电极生成氢气，N电极生成氧气，产生气体的体积比为2∶1，C正确。 4．(双选)为适应不同发电形式产生的波动性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电时，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并分别向两侧迁移。下列说法错误的是(　　) A．蓄电时，碳锰电极的电极反应式为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋ B．蓄电时，右侧电解池发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑ C．放电时，每消耗1 mol MnO2，理论上有4 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移 D．理论上，该电化学装置运行过程中需要补充H2SO4和KOH 解析：选CD。A项，蓄电时，左侧为电解池，碳锰电极为电解池的阳极，电极反应式为Mn2+＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，A正确；B项，右侧装置也是电解池，电解池发生的总反应为2ZnO2Zn＋O2↑，B正确；C项，放电时，装置组合成原电池，碳锰电极为原电池的正极，电极反应为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2+＋2H2O，每有1 mol MnO2消耗，理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移，C错误；D项，该电化学装置运行过程中SO2-4、K＋均没有参与反应，只需要补充H2O，不需要补充H2SO4和KOH，D错误。 5．(2024·湖南模拟预测)用电解法处理废水中的NH＋4模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过膜，下列说法正确的是(　　) A．阳极室溶液由无色变成蓝色 B．阴极的电极反应式为4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑ C．a膜为阴离子选择性透过膜 D．每转移2 mol电子，阴极室质量增加36 g 解析：选A。根据题图知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+，电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，溶液由无色变为蓝色，A正确；C为阴极，阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B错误；a膜为阳离子选择性透过膜，通过a膜进入阴极室，C错误；每转移2 mol电子，有2 mol的进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故阴极室质量增加34 g，D错误。 6．(2024·山东青岛模拟)利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是(　　) A．乙室的Ag电极电势高于甲室 B．Cl电极的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑ C．膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜 D．当乙室Ag电极的质量变化21.6 g时，理论上NaCl溶液减少11.7 g NaCl 解析：选C。该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室Ag电极发生Ag－e－===Ag＋，该电极为负极，乙室的Ag电极发生Ag＋＋e－===Ag，该电极为正极，故C1电极为阳极，C2电极为阴极，NaCl溶液中阳离子Na＋移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cl－移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。乙室的Ag电极为正极，故电势高于甲室，A正确；C1电极为阳极，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，B正确；乙室的Ag电极发生Ag＋＋e－===Ag，21.6 g为生成的Ag的质量，物质的量为＝0.2 mol，转移电子0.2 mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的Cl－为0.2 mol，移向阴极室的Na＋为0.2 mol，故质量减少0.2 mol×35.5 g·mol-1＋0.2 mol×23 g·mol-1＝11.7 g，D正确。 7．(2024·广东江门三模)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂。以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．光伏并网发电装置中n电极的电势高于m电极 B．a电极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑ C．c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，X为NaCl D．每生成18.2 g(CH3)4NOH，理论上两极共产生气体4.48 L(标准状况下) 解析：选D。由装置可知左侧电解池中由(CH3)4NOH稀溶液生成(CH3)4NOH浓溶液，则(CH3)4N＋应通过c膜进入左侧，并在a电极上发生反应2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，则a电极为阴极，b电极为阳极，n为正极，m为负极，正极电势高于负极电势，则n电极的电势高于m电极，A正确、B正确；由图中信息可知，Na＋通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，则c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，X为NaCl，C正确；18.2 g (CH3)4NOH物质的量为＝0.2 mol，a电极发生反应为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，生成0.2 mol (CH3)4NOH时生成0.1 mol H2，转移0.2 mol电子，b电极发生反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，根据得失电子守恒，转移0.2 mol电子，产生0.05 mol O2，所以生成的气体总体积为0.15×22.4＝3.36 L，D错误。 8．(2024·山东烟台三模)一种“氯介导电化学pH变化”系统可通过调节海水的pH去除海水中的CO2，工作原理：Bi＋3AgCl＋H2OBiOCl＋3Ag＋2H＋＋2Cl－。该装置由甲、乙两系统串联而成，可实现充放电的交替运行。甲系统放电时的原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A．甲系统充电时，a电极附近溶液pH变大 B．甲系统放电时，a电极的电极反应式为Bi＋H2O＋Cl－－3e－===BiOCl＋2H＋ C．乙系统放电时，海水中的Na＋从n电极移向m电极 D．乙系统充电时，若电路中通过3 mol电子，理论上可产生标准状况下44.8 L CO2 解析：选D。由图知，甲系统放电时，a为负极，电极反应式为Bi＋H2O＋Cl－－3e－===BiOCl＋2H＋，b极为正极，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，甲系统充电时，a极为阴极，电极反应式为BiOCl＋2H＋＋3e－===Bi＋H2O＋Cl－，a电极附近溶液pH变大，A正确、B正确；乙系统放电时，海水中的Na＋从负极向正极移动，故由从n电极移向m电极，C正确；乙系统充电时，若电路中通过3 mol电子，由a电极电极反应式Bi＋H2O＋Cl－－3e－===BiOCl＋2H＋及H＋＋===H2O＋CO2↑，2H＋＋===H2O＋CO2↑，理论上可产生标准状况下CO2小于44.8 L，D错误。 9．(2023·河北保定期末)双极膜能够在直流电场作用下将H2O解离为H＋和OH－。以维生素C的钠盐(C6H7O6Na)为原料制备维生素C(C6H8O6，具有弱酸性和还原性)的装置如图。下列说法正确的是(　　) A．a离子是H＋，b离子是OH－ B．此装置最终既可以得到维生素C，又可以得到NaOH C．将X极区的Na2SO4替换为C6H7O6Na，可以提高维生素C的产率 D．X极的电极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2O 解析：选B。由装置图知，X极区产生氧气，为阳极，在X电极，水失去电子生成氧气，同时生成氢离子，钠离子通过阳离子交换膜进入右侧区域与a离子即氢氧根离子构成NaOH，则b离子为氢离子，与C6H7结合为C6H8O6；Y极区产生氢气，为阴极，水得到电子生成氢气，同时生成氢氧根离子。a离子是OH－，b离子是H＋，A错误；由分析知，此装置最终既可以得到维生素C，又可以得到NaOH，B正确；若将X极区的Na2SO4替换为C6H7O6Na，一方面生成的C6H8O6导电能力弱，另一方面维生素C易被生成的氧气氧化，不能提高维生素C的产率，C错误； X极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D错误。 10．(双选)(2024·辽宁沈阳三模)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(　　) 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不相等 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：选CD。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，P为阴极，M与电解池Q相连，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，A正确；Q是阳极、P是阴极，Q极端的电势高于P极端，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，C错误；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铝元素进入溶液，氢氧化钠溶液的质量增加7.8 g，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$