作业验收评价(43) 含膜电化学装置在生产生活中的应用(Word练习)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习（江苏专版）

**基本信息** 聚焦含膜电化学装置的生产生活应用，通过典型题构建从原理到应用的知识逻辑，强化电极判断、膜类型分析等核心能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电化学综合应用|10题（含双极膜、离子交换膜等装置）|结合工业污水净化、物质制备等实际场景的选择判断题|电化学原理（电极反应、离子移动）→膜功能（离子选择透过）→实际应用（资源回收、提纯等）的推导链条|

作业验收评价(四十三)　含膜电化学装置在生产生活中的应用 (标题目配有讲评课件;本卷配有升维<降维>题目,可自主调试难度) 1.(2025·江西卷)我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法错误的是 (　　) 已知:CuHCF为铜基普鲁士蓝{Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O} A.CuHCF中的铁为+3价 B.交换膜为阴离子交换膜 C.洗脱目的是去除电极吸附的Ni2+ D.Zn2+溶液可电解再生电池负极 2.(2026·江苏连云港新海高级中学一模)一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示,已知在电场作用下,双极膜中间层的H2O解离为H+和OH-,并分别向两极迁移,下列说法不正确的是 (　　) A.电极n与电源正极相连 B.双极膜中的H+移向电极m C.电解一段时间后,右池溶液pH减小 D.每生成0.1 mol NH3,双极膜中有7.2 g水解离 3.(2026·攀枝花一模)一种“全氧电池”的工作原理如下图。下列说法不正确的是 (　　) A.电极a是负极 B.电极b的反应式:O2+2H2O+4e-==4OH- C.该装置可将酸碱反应的化学能转化为电能 D.理论上,当电极a释放出22.4 L O2(标况下),KOH溶液减少4 mol K+ 4.(2026·江苏徐州高三期中)一种光电催化脱除SO2的工作原理如图所示。工作时,光催化Fe2O3电极产生电子和空穴,双极膜中H2O解离的H+和OH-分别向两极迁移。下列说法不正确的是 (　　) A.空穴和电子的产生驱动了脱除SO2与制备H2O2的发生 B.双极膜中H2O解离的OH-向GDE电极移动 C.左室发生的电极反应式:S+2OH--2e-==S+H2O D.工作一段时间,当电路中转移1 mol e-,右室增重17 g 5.(2026·宿州模拟)科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质),有价值的蛋白质回收率达到98%,工作原理如图所示: 下列说法错误的是 (　　) A.膜1为阳离子交换膜,膜2为阴离子交换膜 B.膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径 C.a极的电极反应式为2H2O+2e-==2OH-+H2↑ D.每转移2 mol电子,理论上乳清质量减少58.5 g 6.(2026·江苏苏州九校高三学情联合调研)MFC⁃EF耦合装置是微生物燃料电池(MFC)与电芬顿(EF)技术结合的难降解有机废水处理系统,核心是“产电+高级氧化降解”协同工作。“PS”代表产生自由基需要电解活化,但该装置中是用MFC自身的产电替代了外加电源,实现了“无外加电源的电解活化”。其工作原理如下所示: 下列说法错误的是 (　　) A.外电路中箭头方向为电子的移动方向 B.生成·OH的途径之一为Fe2++H2O2+H+==Fe3++H2O+·OH C.离子交换膜H+从左侧电极室迁移到右侧电极室 D.左侧电极当消耗1 mol CxHyOz时,电路转移电子总数为4 mol 7.(2026·江苏基地学校高三大联考)利用电化学原理既能输出电能,又能合成有机物。如图所示装置在输出电能的同时可合成苯胺。该电池工作时,下列说法错误的是 (　　) A.Al电极为负极 B.H+从负极区经过高分子电解质膜向正极区迁移 C.多孔惰性电极的电极反应式为+2H2O-6e-==+6H+ D.每转移3 mol电子,理论上可消耗27 g Al 8.用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是 (　　) A.阴极与阳极产生的气体体积之比为1∶2 B.b极的电极反应式为2H2O-2e-==O2↑+4H+ C.产品室中发生的反应是B(OH)3+OH-==[B(OH)4]- D.每增加1 mol H3BO3产品,NaOH溶液增重22 g 9.实验室可用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸,其原理如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.膜m为阴离子交换膜 B.每生成1 mol苯甲酸盐,转移6 mol电子 C.电路中转移2 mol电子,阴极区溶液质量减少18 g D.若用铅酸蓄电池作电源,a电极应与PbO2极相连 10.(2026·沧州模拟)科研人员以间硝基甲苯为原料,采用间接成对电解方法合成间氨基苯甲酸。两极材料分别采用Pb、PbO2,电解质溶液为H2SO4溶液。反应的原理示意图如下。 下列说法不正确的是 (　　) A.A电极为电解池阴极 B.B电极反应为2Cr3++7H2O-6e-==Cr2+14H+ C.1 mol间硝基甲苯氧化为1 mol间硝基苯甲酸时,转移8 mol e- D. 产品既可以与酸反应,也可以与碱反应 答案 评价(四十三)　含膜电化学装置在生产生活中的应用 1.选C　原电池中,Zn电极失电子产生Zn2+,则Zn电极作负极,CuHCF电极作正极得电子:Ni2++2e-==Ni,Ni以原子形式富集在CuHCF正极中;在酸性、H2O2条件下将Ni氧化为Ni2+从电极中除去,可实现电极循环使用(H2O2+Ni+2H+==2H2O+Ni2+)。根据电池分析知,污水中的Ni2+在CuHCF电极中以原子形式存在,洗脱时H2O2将电极吸附的Ni氧化为Ni2+除去,C错误。设Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O中Cu、Fe的化合价分别为x、y,CN-为-1价,根据化合物中各元素化合价代数和为0知,x=0.67(6-y),当x=+1时,y=+4.5,当x=+2时,y=+3,故Fe化合价为+3,A正确;Zn2+为重金属离子,若左侧池中Zn2+进入右侧池,则无法实现污水中重金属离子的去除,故应选用阴离子交换膜,B正确;使用惰性材料作电极,可使溶液中的Zn2+转化为Zn,再生Zn负极,D正确。 2.选D　由题图可知,酸性条件下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和水,电极反应式为N+8e-+9H+==NH3↑+3H2O,电极m为电解池的阴极;双极膜中的氢氧根离子移向电极n,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,电极n为阳极。电极n产生O2,氧元素化合价升高,发生氧化反应,n为阳极,阳极与电源正极相连,A正确;双极膜解离出的H+为阳离子,电解池中阳离子向阴极移动,电极m生成NH3(氮元素化合价降低,发生还原反应),m为阴极,故H+移向电极m,B正确;右池为阳极区,电极反应为4OH--4e-==O2↑+2H2O,反应生成H2O稀释KOH溶液,右池溶液pH减小,C正确;电极m处反应为N+8e-+9H+==NH3↑+3H2O,每生成1 mol NH3转移8 mol电子,双极膜解离1 mol H2O生成1 mol H+和1 mol OH-,转移1 mol电子,故转移电子物质的量=水解离的物质的量,生成0.1 mol NH3时转移0.8 mol电子,需解离0.8 mol H2O,质量为0.8 mol×18 g·mol-1=14.4 g,D错误。 3.选B　由题图可知,a极氧元素化合价升高失去电子,a极为负极,电极反应式为4OH--4e-==O2↑+2H2O,b极为正极,电极反应式为O2+4e-+4H+==2H2O,A正确,B错误; 总反应式为H++OH-==H2O,将酸碱反应的化学能转化为电能,C正确;当电极a释放出22.4 L O2(标况下)即1 mol时,电子转移4 mol,左侧有4 mol K+通过阳离子交换膜进入中间室,D正确。 4.选B　由题图可知,电池工作时,光催化Fe2O3电极产生电子和空穴,故Fe2O3电极为负极,电极反应为S+2OH--2e-==S+H2O,GDE电极为正极,电极反应为O2+2H++2e-==H2O2,电解质溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极,故双极膜中,靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜,OH-通过阴离子交换膜移向负极,H+通过阳离子交换膜移向正极。原电池能够加快反应速率,空穴和电子的产生促使形成原电池反应,故驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生,A正确;结合分析可知,双极膜中水解离的氢氧根移向Fe2O3电极,B错误;根据分析可知,左室发生反应:SO2+2OH-==S+H2O,S+2OH--2e-==S+H2O,C正确;工作一段时间,当电路中转移1 mol e-,O2+2H++2e-==H2O2,右室增重为氢离子和氧气质量,增重=1 mol×1 g·mol-1+0.5 mol×32 g·mol-1=17 g,D正确。 5.选D　a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液,说明a极区氢氧化钠的量增加,即钠离子通过膜1向a极区迁移,膜1为阳离子交换膜;同理,氯离子通过膜2向b极区迁移,膜2为阴离子交换膜,A项正确;提纯蛋白质,不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2,所以膜1、膜2的孔径应不大于半透膜的孔径,B项正确;a极为阴极,发生还原反应:2H2O+2e-==2OH-+H2↑,C项正确;每转移2 mol电子,结合电极反应和电荷守恒可知,理论上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质量,即质量减少117 g,D项错误。 6.选D　由图可知,电极X为燃料电池的负极,水分子作用下CxHyOz在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子,电极反应式为CxHyOz+(2x-z)H2O-(4x+y-2z)e-==xCO2↑+(4x+y-2z)H+,电极Y为正极,铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子;PS装置中左侧电极为阳极,亚铁离子部分在阳极失去电子发生氧化反应生成铁离子,同时水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和·OH,右侧电极为阴极,酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢,过氧化氢酸性条件下与未放电的亚铁离子反应生成铁离子、·OH和水,反应生成·OH与有机物反应生成二氧化碳和水。由分析可知,电极X为燃料电池的负极,电极Y为正极,所以外电路中箭头方向为电子的移动方向,A正确;由分析可知,生成·OH的途径为水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和·OH、过氧化氢酸性条件下与未放电的亚铁离子反应生成铁离子、·OH和水,其中过氧化氢生成·OH的离子方程式为Fe2++H2O2+H+==Fe3++H2O+·OH,B正确;由分析可知,电极X为燃料电池的负极,电极Y为正极,所以氢离子通过离子交换膜从左侧电极室迁移到右侧电极室,C正确;由电极反应式可知,当左侧电极消耗1 mol CxHyOz时,电路转移电子总数为(4x+y-2z)mol电子,D错误。 7.选C　由题图可知,左侧硝基苯生成苯胺,硝基苯被还原,则多孔惰性电极为正极,右侧Al失电子生成Al2(SO4)3,Al电极为负极,电池工作时,H+从负极区经过高分子电解质膜向正极区迁移。由分析可知,Al电极为负极,A项正确;电池工作时,阳离子移向电池正极,H+从负极区经过高分子电解质膜向正极区迁移,B项正确;多孔惰性电极为正极,电极反应式为+6H++6e-==+2H2O,C项错误;电池工作时,负极Al失电子生成Al2(SO4)3,每转移3 mol电子,理论上消耗1 mol Al,质量为27 g,D项正确。 8.选D　由题图可知,b极为阳极,电解时阳极上水失电子发生氧化反应生成O2和H+,a极为阴极,电解时阴极上水得电子发生还原反应生成H2和OH-,原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室,溶液中c(NaOH)增大,原料室中[B(OH)4]-通过阴膜进入产品室,b极室中H+通过阳膜进入产品室,在产品室中H+与[B(OH)4]-发生反应生成H3BO3,a、b两电极反应式分别为2H2O+2e-==H2↑+2OH-、2H2O-4e-==O2↑+4H+,理论上每生成1 mol H3BO3产品,b极生成1 mol H+,转移1 mol e-,a极产生0.5 mol H2,质量为1 g,同时原料室中有1 mol的Na+通过阳膜进入a极室,质量为23 g,所以NaOH溶液增重22 g。 9.选C　根据题图可知,a极碘离子失电子生成碘单质,作阳极,则电极材料为惰性电极;b极为阴极,水得电子生成氢气和氢氧根离子。a极区碘单质与氢氧根离子反应生成次碘酸根离子,为保持电荷守恒,则b极产生的氢氧根离子需移动到a极区,则膜m为阴离子交换膜,A正确;a极碘离子失电子生成碘单质,碘单质与氢氧根离子反应生成次碘酸根离子,次碘酸根离子将苯乙酮氧化生成苯甲酸盐:+3IO-→+CHI3+2OH-,可得3I2~3IO-~~6e-,每生成1 mol苯甲酸盐,转移6 mol电子,B正确;阴极反应式:2H2O+2e-==H2↑+2OH-,电路中转移2 mol电子,阴极区产生1 mol H2,移向阳极区2 mol OH-,阴极区溶液质量减少36 g,C错误;a电极为阳极,若用铅酸蓄电池作电源,a电极应与铅酸蓄电池正极(PbO2极)相连,D正确。 10.选C　由题图可知,电极A为电解池的阴极,TiO2+在阴极得到电子发生还原反应生成Ti3+,电极反应为TiO2++e-+2H+==Ti3++H2O,阴极区中Ti3+与间硝基苯甲酸在酸性条件下反应生成间氨基苯甲酸、TiO2+和H+,反应的离子方程式为+ 6Ti3++4H2O→+6TiO2++6H+,电极B为阳极,铬离子在阳极失去电子发生氧化反应生成重铬酸根离子和氢离子,电极反应式为2Cr3+-6e-+7H2O==Cr2+14H+,阳极槽外中重铬酸根离子与间硝基甲苯在酸性条件下反应生成间硝基苯甲酸,反应的离子方程式为+Cr2+8H+==+2Cr3++5H2O,电解时,氢离子通过阳离子交换膜由阳极区移入阴极区。由B电极区槽外氧化离子方程式可知,1 mol间硝基甲苯被氧化为1 mol间硝基苯甲酸时,转移电子为6 mol e-,C错误。中的氨基呈碱性,可与酸反应,羧基呈酸性,可以与碱反应,D正确。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $