2026届高三化学二轮复习 微点突破　含“膜”电化学装置分析

选择题专攻 微点突破练　含“膜”电化学装置分析 1.交换膜类型及特点 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 2.离子交换膜的作用 【例1】(2022·全国甲卷，10改编)一种水性电解液Zn⁃MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2+以存在]。 (1)放电时，三个区域离子迁移方向为 ，电池工作一段时后Ⅱ区溶液的质量增大(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)放电时，正极的电极反应式： ，电池总反应的离子方程式： 。 【例2】次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图： (1)A是 交换膜，判断方法： 。 (2)B是 交换膜，判断方法： 。 (3)Co为 极，阳极反应式为 。 (4)石墨为 极，阴极反应式为 ，C是 交换膜。 模拟演练 1．(2025·河南省部分学校高三下学期4月联考)我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应为 B．充电时，阴极室电解质溶液增大 C．复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出 D．充电时，每生成，阳极室溶液质量减少 2．(2025·河南省新乡市多校高三上学期调研联考)科学家开发出一种新型电池，该电池使用血红蛋白作为电化学反应的催化剂，工作原理如图所示。放电时，。下列叙述正确的是 A．电势：a电极＜b电极 B．b极反应式为 C．温度越高，该电池放电效率越大 D．发生还原反应时有0.4mol质子由交换膜右侧向左侧迁移 3．(2025·山东省齐鲁名校大联考高三下学期第六次联考)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其一种工作原理如图所示。 下列有关该微生物电池的说法正确的是 A．N极电势高于M极电势 B．N极电极反应式为 C．电路中每通过电子，正极区溶液质量增加 D．微生物促进了反应中电子的转移 4.利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸，反应原理为2CO2＋2H2O===2HCOOH＋O2，装置如图所示(M、N电极均为惰性电极)，下列说法错误的是(　　) A.N电极上发生氧化反应，失去电子 B.M电极上的电极反应式为2H＋＋CO2＋2e-===HCOOH C.每转移0.4 mol电子，消耗的CO2与产生O2的质量之差为10 g D.电池工作时，左侧工作室产生的H＋通过质子交换膜往右侧工作室迁移 5.我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.该装置的总反应为H2SH2＋S B.能量转化方式主要为“光能→电能→化学能” C.a极上发生的电极反应为Fe2＋-e-===Fe3＋ D.a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 6．(2025·河北省张家口市高三下学期第二次模拟考试)室温条件下合成氨是科技工作者研究的热点。通过使用阳离子交换膜，电解酸性电解质溶液制备氨的部分反应原理和装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极电势：X>Y B．a极的电极反应式为 C．电路中转移电子的数目与通过交换膜的离子的数目不相等 D．阴极消耗的质子数与阳极生成的质子数之比为5∶6 7.(2025·济南模拟)一种电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.石墨电极与直流电源负极相连 B.电解时,铂网电极附近pH增大 C.离子交换膜应为阴离子交换膜 D.阴极上的电极反应为2+2e-===S2 8．(2025·福建省部分地市高中毕业班第三次质检（三模）)一种利用电化学方法将生物质转化生成的高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为溶液，在高纯度导电炭黑（KB）催化作用下，和在电极表面形成、和等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成的电极反应式为 D．理论上，每形成键，体系生成标况下 9．(2025·新疆维吾尔自治区高三下学期二模理综)电有机合成相对于传统有机合成具有显著优势，利用如图所示装置实现电催化合成2，5-呋喃二甲酸，电解前阴极区和阳极区质量相等。下列说法不正确的是 A．催化电极a与电源正极相连 B．阴极区中减小 C．电路中每通过，阴极区与阳极区质量差为ag D．阳极室总反应为：-6e-＋2H2O＝＋6H＋ 10．(2025·北京汇文中学高三下学期三模)利用微生物燃料电池可处理有机废水获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。 下列说法正确的是 A．正极反应为 B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．工作一段时间后室下降，室升高 D．处理理论上B室中有发生迁移 11．(2025·河北省保定市高三下学期三模)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为，还含有等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的增大 C．a极电极反应式： D．若将含有的废水完全处理，可除去的质量为292.5g 12．(2025·黑龙江省鹤岗市萝北县高级中学高三上学期第一次模拟考试)微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．工作时，a极发生氧化反应，电子从a极流向b极 B．若有机物为C6H6O，则a极的电极反应式为 C．在标准状况下，b极上消耗11.2 L气体，则通过M膜的离子的物质的量为2 mol D．N膜为阳离子交换膜，M膜为阴离子交换膜 13．(2025·湖北省七市州高三下学期3月联合统一调研测试)一种微生物电池无害化处理有机废水的原理如图所示，废水中含有的有机物用表示。下列说法正确的是 A．N极电势低于M极电势 B．温度越高废水处理速率越快 C．M极产生，则Ⅲ区溶液质量增加23g D．M极的电极反应式为： 14.(2024·重庆，9)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是(　　) A.电解时电极N上产生OH- B.电解时电极M上发生氧化反应 C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2 15．(2025·江苏省南京市金陵中学高三下学期4月调研检测)镍离子和钴离子性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移，与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是 A．电流方向： B．石墨M电极的电极反应式为 C．水解离出的可以抑制Ⅱ室中的转化反应 D．导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g 16.(2025·青海名校联盟高三上学期教学质量联合检测)我国科学家设计了如图所示的光电催化体系，可以实现烟气脱SO2。下列说法正确的是(　　) A.N极为直流电源的正极 B.阳极的电极反应：2H2O＋SO2-2e-===＋4H＋ C.理论上每生成1.5 mol H2O2，可以实现烟气脱SO2的体积为33.6 L D.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不断减少 17．(2025·山西省高三下学期三模（押题卷）)工业上用单池双膜三液装置(如下图)，依据电解原理电解制备和，下列说法正确的是 A．导线X接外电源的负极 B．N电极的电极反应方程式为 C．每当产生标准状况下气体A，Ⅲ室溶液的质量理论上减少 D．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 18．(2025·甘肃省白银市高三下学期5月适应性考试)我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜(膜a、膜b)中间层中的可解离为和分别向两极迁移，下列说法错误的是 A．N极为正极 B．M极电极反应为 C．工作一段时间后，装置需要定期补充和 D．当电路中转移电子时，双极膜中有透过膜a进入到左侧区域 19．(2025·山东省日照市高三下学期二模)一种电池装置及在不同电压下 NH3的单位产量如图所示。 已知：法拉第效率 。下列说法错误的是 A．N 极为正极 B．电池工作一段时间，M 电极区 pH 变小 C．x＝3时，N 极电极反应＋8e-＋9H＋＝NH3↑＋3H2O D．x＝2时，0.5V电压放电10小时，外电路中通过5.5×10-4 mole-，法拉第效率为60% 20．(2025·山东省潍坊市高三下学期一模模拟检测)利用在碱性条件下实现废水中（Ⅲ）的回收，铬的去除率大于，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．膜a，膜b均为阳离子交换膜 B．废水室中反应的离子方程式为 C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小 D．通电过程中石墨N极每产生33.6L（标准状况）气体，则双极膜内减少 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 选择题专攻 微点突破练　含“膜”电化学装置分析 1.交换膜类型及特点 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 2.离子交换膜的作用 【例1】(2022·全国甲卷，10改编)一种水性电解液Zn⁃MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2+以存在]。 (1)放电时，三个区域离子迁移方向为 ，电池工作一段时后Ⅱ区溶液的质量增大(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)放电时，正极的电极反应式： ，电池总反应的离子方程式： 。 【答案】(1) Ⅰ区的S向Ⅱ区移动，Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动， 增大 。 (2) MnO2＋2e-＋4H+===Mn2+＋2H2O， Zn＋4OH-＋MnO2＋4H+===Zn(OH＋Mn2+＋2H2O。 【例2】次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图： (1)A是 交换膜，判断方法： 。 (2)B是 交换膜，判断方法： 。 (3)Co为 极，阳极反应式为 。 (4)石墨为 极，阴极反应式为 ，C是 交换膜。 【答案】(1) 根据产物Co(H2PO2)2确定离子移动方向；Co2+向产品室移动，则A是阳离子交换膜。 (2) H2P向产品室移动。 (3) Co－2e-===Co2+。 (4) 阴极， 2H2O＋2e-===H2↑＋2OH-， 阳离子 。 模拟演练 1．(2025·河南省部分学校高三下学期4月联考)我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时，负极反应为 B．充电时，阴极室电解质溶液增大 C．复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出 D．充电时，每生成，阳极室溶液质量减少 【答案】D 【解析】由图示装置可知，放电时为原电池，负极为锌，锌在负极失去电子生成的Zn2+与OH－结合生成，电极反应式为，A正确；充电时为电解池，阴极电极反应式为，当转移2mol电子时，生成4mol，有2mol透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液增大，B正确；放电时，复合石墨电极为正极，电极反应式为，放电时析出，充电时为电解池，复合石墨是阳极，电极反应式为，析出，C正确；充电时，每生成转移6mol电子，阳极生成1mol氮气，同时会有6mol透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加，D错误。故选D。 2．(2025·河南省新乡市多校高三上学期调研联考)科学家开发出一种新型电池，该电池使用血红蛋白作为电化学反应的催化剂，工作原理如图所示。放电时，。下列叙述正确的是 A．电势：a电极＜b电极 B．b极反应式为 C．温度越高，该电池放电效率越大 D．发生还原反应时有0.4mol质子由交换膜右侧向左侧迁移 【答案】B 【解析】由放电时，Zn→[Zn(OH)4]2−，铝化合价升高，发生氧化反应，b电极为负极，a电极为正极，电势：a>b，A错误，锌发生氧化反应生成，B正确；Hb为血红蛋白，温度过高，血红蛋白(Hb)会变性，失去催化活性，还原速率变小，放电效率降低，C错误；没有指明“标准状况”，不能根据体积计算的物质的量，也不能判断迁移质子数，D错误。故选B。 3．(2025·山东省齐鲁名校大联考高三下学期第六次联考)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其一种工作原理如图所示。 下列有关该微生物电池的说法正确的是 A．N极电势高于M极电势 B．N极电极反应式为 C．电路中每通过电子，正极区溶液质量增加 D．微生物促进了反应中电子的转移 【答案】BD 【解析】由图示原电池可知，O2在M极得到电子生成H2O，M极为正极，N极为负极，所以N极电势低于M极电势，A错误；对甲基苯酚在N极失去电子生成CO2，电极反应式为，B正确；M极是正极，电极反应式为，电路中通过电子时，消耗，同时有进入正极区，所以正极区溶液质量增加0.1mol×32 g·mol-1+0.4mol×1 g·mol-1=，C错误；在微生物的作用下，对甲基苯酚与氧气形成原电池，微生物促进了反应中电子的转移，D正确。故选BD。 4.利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸，反应原理为2CO2＋2H2O===2HCOOH＋O2，装置如图所示(M、N电极均为惰性电极)，下列说法错误的是(　　) A.N电极上发生氧化反应，失去电子 B.M电极上的电极反应式为2H＋＋CO2＋2e-===HCOOH C.每转移0.4 mol电子，消耗的CO2与产生O2的质量之差为10 g D.电池工作时，左侧工作室产生的H＋通过质子交换膜往右侧工作室迁移 答案　C 解析　N极失去电子，为负极，发生氧化反应，故A正确；M极为正极，正极CO2得电子生成甲酸，电极反应式为CO2＋2e-＋2H＋===HCOOH，故B正确；总反应为2CO2＋2H2O===2HCOOH＋O2，每转移0.4 mol电子，消耗8.8 g CO2，产生3.2 g O2，质量之差为8.8 g-3.2 g=5.6 g，故C错误；N极为负极，电极反应为2H2O-4e-===4H＋＋O2，M极为正极，电池工作时，左侧工作室产生的H＋通过质子交换膜往右侧工作室迁移，故D正确。 5.我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.该装置的总反应为H2SH2＋S B.能量转化方式主要为“光能→电能→化学能” C.a极上发生的电极反应为Fe2＋-e-===Fe3＋ D.a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 答案　D 解析　该装置发生的有关反应为H2S＋2Fe3＋===2H＋＋S＋2Fe2＋(a极区)、Fe2＋-e-===Fe3＋(a极)、2H＋＋2e-===H2(b极)，结合反应条件得到总反应：H2SH2＋S，A、C正确；该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确；a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的Fe3＋高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2＋，第二步是还原性的Fe2＋在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3＋，这两步反应反复循环进行，所以a极区无需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D错误。 6．(2025·河北省张家口市高三下学期第二次模拟考试)室温条件下合成氨是科技工作者研究的热点。通过使用阳离子交换膜，电解酸性电解质溶液制备氨的部分反应原理和装置如图所示。下列说法正确的是 A．电极电势：X>Y B．a极的电极反应式为 C．电路中转移电子的数目与通过交换膜的离子的数目不相等 D．阴极消耗的质子数与阳极生成的质子数之比为5∶6 【答案】D 【解析】图示电解池中，由a极氮元素化合价降低可知a极为阴极，X为电源的负极，Y为电源的正极，b极为阳极。正极的电极电势比负极高，电极电势：Y>X，A错误；电解质溶液是酸性，a极的电极反应式为，B错误；电路中转移电子的数目与通过交换膜的离子的数目相等，C错误；阳极区生成H+，阴极区消耗H+，由电中性原理可知，应有H+进入阴极区，阳极的电极反应式为，当电路中有30mol电子转移时，30mol H+通过离子交换膜在阴极被消耗，阳极上生成36mol H+，二者之比为5∶6，D正确。故选D。 7.(2025·济南模拟)一种电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8的电化学装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.石墨电极与直流电源负极相连 B.电解时,铂网电极附近pH增大 C.离子交换膜应为阴离子交换膜 D.阴极上的电极反应为2+2e-===S2 答案　AB 解析　电解乙酰基吡嗪废水中的SO4制备S2O8,由图可知,铂网电极上SO4失去电子发生氧化反应生成S2O8,为阳极,则石墨电极为阴极,与直流电源负极相连,A正确;电解时,铂网电极为阳极,电极反应式为-2e-===S2,阴极反应式为2H++2e-===H2↑,则右侧氢离子通过阳离子交换膜进入左侧,使得铂网电极附近pH增大,B正确,C、D错误。 8．(2025·福建省部分地市高中毕业班第三次质检（三模）)一种利用电化学方法将生物质转化生成的高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为溶液，在高纯度导电炭黑（KB）催化作用下，和在电极表面形成、和等有机硫化合物。下列说法错误的是 A．KB能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．生成的电极反应式为 D．理论上，每形成键，体系生成标况下 【答案】D 【解析】KB为高纯度导电炭黑，能导电是因为其有类石墨的大π键微观结构，存在自由移动的电子，A正确； 由图示电解池可知，Pt-C电极上，H2O得电子发生还原反应生成H2，Pt-C电极为阴极，KB电极为阳极，由图示离子移动方向可知，该离子为阳离子，则离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；阳极上和反应生成，电极反应式为，C正确；  由于阳极发生氧化反应，在电极表面形成、和等有机硫化合物，不确定具体转移电子的物质的量，不能计算生成标况下氢气的体积，D错误。故选D。 9．(2025·新疆维吾尔自治区高三下学期二模理综)电有机合成相对于传统有机合成具有显著优势，利用如图所示装置实现电催化合成2，5-呋喃二甲酸，电解前阴极区和阳极区质量相等。下列说法不正确的是 A．催化电极a与电源正极相连 B．阴极区中减小 C．电路中每通过，阴极区与阳极区质量差为ag D．阳极室总反应为：-6e-＋2H2O＝＋6H＋ 【答案】C 【解析】由图示电解池可知，a极失去电子发生氧化反应，a极为阳极，应与电源正极相连，A正确；b极为阴极，电极反应式为HONO2＋4e-＋4H+＝HONH2＋H2O，阴极区消耗的H+和从阳极区迁移过来的H+相等，有水生成，故溶液中减小，B正确；电路中每转移，阳极区有通过质子交换膜移向阴极区，阳极区减少amolH+，阴极区增加，阴极区与阳极区质量差为2a g，C错误；a极为阳极，阳极区的总反应为-6e-＋2H2O＝＋6H＋，D正确。故选C。 10．(2025·北京汇文中学高三下学期三模)利用微生物燃料电池可处理有机废水获得电能，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，用如图装置处理有机废水(以含的溶液为例)。 下列说法正确的是 A．正极反应为 B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．工作一段时间后室下降，室升高 D．处理理论上B室中有发生迁移 【答案】C 【解析】由图示原电池可知，a极上失电子生成，a极为负极，b极氧气得电子，b极为正极，电极反应式为，A错误；该装置可实现海水淡化，则B室中Na+应透过隔膜2进入正极区，B室中Cl－透过隔膜1进入A室，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B错误；室电极反应为，反应生成H+， 下降，室－，反应生成OH－， 升高，C正确；由以上电极反应可知失去8mol电子，为使电荷平衡，则B室中有发生迁移，D错误。故选C。 11．(2025·河北省保定市高三下学期三模)用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为，还含有等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的增大 C．a极电极反应式： D．若将含有的废水完全处理，可除去的质量为292.5g 【答案】D 【解析】由示原电池可可以处理含的碱性废水，在a极，失去电子被氧化为和，a电极为负极，电极反应式为，a极附近负电荷减少，为了淡化海水，海水中的阴离子(Cl－和)通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，A和C正确；b极为正极，得电子被还原为，电极反应式为，消耗H+，增大，B正确；的物质的量为，消耗时转移电子，海水中的Cl－和通过交换膜Ⅰ向左移动，由电荷守恒可知，处理，其质量小于，D错误。故选D。 12．(2025·黑龙江省鹤岗市萝北县高级中学高三上学期第一次模拟考试)微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．工作时，a极发生氧化反应，电子从a极流向b极 B．若有机物为C6H6O，则a极的电极反应式为 C．在标准状况下，b极上消耗11.2 L气体，则通过M膜的离子的物质的量为2 mol D．N膜为阳离子交换膜，M膜为阴离子交换膜 【答案】C 【解析】根据图示可知，a极有机污染物失电子转化为二氧化碳，a电极为负极，b电极为正极，电池工作时，a极发生氧化反应，电子从a极流向b极，A正确；若有机物为C6H6O，a极的电极反应式为，B正确；若b极上消耗标准状况下11.2 LO2，n(O2)=0.5 mol，外电路中通过2 mol e-，通过阳离子交换膜的电荷数为2 mol，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋所带电荷数不同，故通过的离子数目及物质的量无法确定，C错误；阴离子向a极迁移，阳离子向b极迁移，N为阳离子交换膜，M为阴离子交换膜，D正确。故选C。 13．(2025·湖北省七市州高三下学期3月联合统一调研测试)一种微生物电池无害化处理有机废水的原理如图所示，废水中含有的有机物用表示。下列说法正确的是 A．N极电势低于M极电势 B．温度越高废水处理速率越快 C．M极产生，则Ⅲ区溶液质量增加23g D．M极的电极反应式为： 【答案】D 【解析】由图示原电池可知，M电极C6H12O6转化为CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应，M电极是负极，N电极为正极，负极电势低于正极电势，A错误；升高温度微生物容易失去活性，影响原电池工作效率，B错误；未指明CO2所处的温度和压强，不能计算的物质的量，C错误；M极为负极，电极反应式为，D正确。故选D。 14.(2024·重庆，9)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是(　　) A.电解时电极N上产生OH- B.电解时电极M上发生氧化反应 C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2 答案　D 解析　复合电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应和水生成甲酸根离子和氢氧根离子：CO2＋2e-＋H2O===HCOO-＋OH-，甲酸根离子和氢氧根离子通过阴离子膜进入中间室，N是阳极，阳极水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O-4e-===4H＋＋O2↑，氢离子通过阳离子膜进入中间室；在中间室中氢氧根离子和氢离子反应生成水、甲酸根离子和氢离子生成甲酸。阳离子交换膜有1种离子通过，C错误。 15．(2025·江苏省南京市金陵中学高三下学期4月调研检测)镍离子和钴离子性质相似，可用如图所示装置实现二者分离。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移，与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是 A．电流方向： B．石墨M电极的电极反应式为 C．水解离出的可以抑制Ⅱ室中的转化反应 D．导线中通过1mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差约为65g 【答案】D 【解析】图示装置为电解池，根据双极膜中解离生成的、的迁移方向，可以判断石墨M是阳极、石墨N是阴极，n为负极，m为正极，电流方向，A错误；M为阳极，电极反应式为，B错误；Ⅱ室中发生转化 ，水解离出的与反应，促进的转化，C错误；导线中流过1mol电子，Ⅰ室移入Ⅱ室和总物质的量为0.5mol，同时有0.5mol氯气生成，Ⅰ室质量约减少65g，Ⅲ室中阴极反应消耗的H+由水解离出的H+等量补充，溶液质量不变，故两室溶液质量变化之差约为65g，D正确。故选D。 16.(2025·青海名校联盟高三上学期教学质量联合检测)我国科学家设计了如图所示的光电催化体系，可以实现烟气脱SO2。下列说法正确的是(　　) A.N极为直流电源的正极 B.阳极的电极反应：2H2O＋SO2-2e-===＋4H＋ C.理论上每生成1.5 mol H2O2，可以实现烟气脱SO2的体积为33.6 L D.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不断减少 答案　D 解析　左侧电极SO2转化为硫酸根离子，为阳极，电极反应式为SO2＋4OH--2e-＋2H2O，右侧为阴极，电极反应式为O2＋2e-＋2H＋===H2O2，据此回答。由分析可知右侧电极为阴极，连接电源的负极，故N极为直流电源的负极，A错误；未给定气体所处的温度和压强，气体体积无法计算，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极室中OH-的物质的量不断减少，D正确。 17．(2025·山西省高三下学期三模（押题卷）)工业上用单池双膜三液装置(如下图)，依据电解原理电解制备和，下列说法正确的是 A．导线X接外电源的负极 B．N电极的电极反应方程式为 C．每当产生标准状况下气体A，Ⅲ室溶液的质量理论上减少 D．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 【答案】D 【解析】由图示电解池可知，Ⅰ进入的稀硝酸，出来的是浓硝酸，左侧可制得硝酸，则电极M为阳极，接外电源的正极，A错误；电极N为阴极，电极反应式为，B错误；电极M为阳极，电极反应式为，A为，每当产生标准状况下，根据电子守恒，Ⅲ室电极上生成，溶液质量减少，通过阳离子交换膜进入Ⅲ室，溶液质量增加，故Ⅲ室溶液的质量理论上共增加，C错误；Ⅱ室中的要进入Ⅰ室，故离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜。要进入Ⅲ室，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，D正确。故选D。 18．(2025·甘肃省白银市高三下学期5月适应性考试)我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知：双极膜(膜a、膜b)中间层中的可解离为和分别向两极迁移，下列说法错误的是 A．N极为正极 B．M极电极反应为 C．工作一段时间后，装置需要定期补充和 D．当电路中转移电子时，双极膜中有透过膜a进入到左侧区域 【答案】D 【解析】由图示原电池可知，酸性条件下邻苯二醌类物质得氢发生还原反应生成邻苯二酚类物质，N电极为正极，A正确；M电极为原电池的负极，碱性条件下在负极失去电子发生氧化反应生成和水，电极反应式为，B正确；N电极为正极，双极膜的b膜产生H+移向N电极，a膜产生OH－移向M电极，原电池工作时需要定期补充水和NaOH，C正确；由可知，转移1.2mol电子时消耗1.4molOH－，透过膜a移向M电极的OH－为1.2mol，D错误。故选D。 19．(2025·山东省日照市高三下学期二模)一种电池装置及在不同电压下 NH3的单位产量如图所示。 已知：法拉第效率 。下列说法错误的是 A．N 极为正极 B．电池工作一段时间，M 电极区 pH 变小 C．x＝3时，N 极电极反应＋8e-＋9H＋＝NH3↑＋3H2O D．x＝2时，0.5V电压放电10小时，外电路中通过5.5×10-4 mole-，法拉第效率为60% 【答案】C 【解析】由图示装置可知，N极得电子生成NH3，则电极N为正极，A正确；电极M为负极，Zn发生氧化反应生成[Zn(OH)4]2-，电极反应式为Zn -2e- ＋4OH－＝[Zn(OH)4]2－，M电极区每消耗4molOH－，由双极膜移入2molOH－，工作一段时间后，M电极区pH 变小，B正确； N极为正极，时，得电子生成NH3，说明电解质溶液不能为酸性，电极反应式为，C错误；时，由图可知当电压为0.5V时，氨气产量为，则10h产生氨气为，由得，外电路中通过5.5×10-4 mole-，理论上NH3的质量为，法拉第效率为，D正确。故选C。 20．(2025·山东省潍坊市高三下学期一模模拟检测)利用在碱性条件下实现废水中（Ⅲ）的回收，铬的去除率大于，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．膜a，膜b均为阳离子交换膜 B．废水室中反应的离子方程式为 C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小 D．通电过程中石墨N极每产生33.6L（标准状况）气体，则双极膜内减少 【答案】BD 【解析】由图示装置溶液中的移动方向可知，移向阳极，左侧石墨M为阳极，右侧石墨N为阴极，通过膜b进入产品室，为阳离子交换膜，膜a要阻止其他阳离子进入缓冲室，为阴离子交换膜，通过膜c进入产品室，膜c是阴离子交换膜，A错误；依据图中物质，废水室中Cr3+在碱性条件下被H2O2氧化生成，反应的离子方程式为，B正确；右侧石墨N为阴极，阴极的电极反应为，阴极区消耗的的物质的量与双极膜中进入此区的的物质的量相等，所以反应一段时间后，阴极区溶液的pH不变，C错误；通电过程中石墨N极每产生33.6L（标准状况）即，则双极膜内有进入阴极室，同时有进入废水室，故双极膜内减少，即减少54g，D正确；故选BD。 1 学科网（北京）股份有限公司 $