化学二轮题型必练——交换膜在电化学中的作用

2020届高考化学二轮题型对题必练交换膜在电化学中的作用1. 以柏林绿FeFe(CN)6为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。下列说法 错误的是 A. 放电时,正极反应为FeFe(CN)6+2Na+2e=Na2FeFe(CN)6B. 充电时,Mo(钼)箔接电源的正极C. 充电时,Na+通过交换膜从右室移向左室D. 外电路中通过0.2mol电子的电量时,负极质量变化为2.4g2. 碳酸二甲酯（CH3O）2CO是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示（加入两极的物质均是常温常压下的物质）。下列说法正确的是 A. B为直流电源正极B. H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动C. 石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO2e=(CH3O)2CO+2H+D. 当石墨2极消耗22.4LO2时,质子交换膜有4molH+通过3. 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(CH3)4NOH，其工作原理如下图所示(a、b为石墨电板，c、d、e为离子交换膜)，下列说法正确的是 A. M为正极B. 制备1mol(CH3)4NOH,a、b两极共产生0.5mol气体C. c、e均为阳离子交换膜D. b极电极反应式：2H2O4e=O2+4H+4. 如图所示阴阳膜组合电解装置用于循环脱硫，用NaOH溶液在反应池中吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解又制得NaOH。其中a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨，产品C为H2SO4溶液。下列说法正确的是（ ）A. b为只允许阳离子通过的离子交换膜B. 阴极区中B最初充入稀NaOH溶液,产品E为氧气C. 反应池采用气、液逆流方式,目的是使反应更充分D. 阳极的电极反应式为SO32+2e+H2O=2H+SO425. 如图是利用一种微生物将废水中的有机物（如淀粉）和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是（）A. 质子透过阳离子交换膜由右向左移动B. 电子流动方向为NYXMC. M电极反应式：(C6H10O5)n+7nH2O24ne=6nCO2+24nH+D. 当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时,N电极产生134.4LN2(标况下)6. 金属（M）-空气电池（如图）具有原料易得，能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源，该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M（OH）n，已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，下列说法不正确的是（）A. 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B. 比较Mg,Al,Zn三种金属空气电池,Al空气电池的理论比能量最高C. M空气电池放电过程的正极反应式：4M+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)nD. 在Mg空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜7. 三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（）A. 通电后中间隔室的SO42离子向正极迁移,正极区溶液pH增大B. 该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C. 负极反应为2H2O4e=O2+4H+,负极区溶液pH降低D. 当电路中通过1mol电子的电量时,会有0.5mol的O2生成8. 某电源装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl下列说法正确的是（）A. 正极反应为AgCl+e=Ag+ClB. 放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C. 若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D. 当电路中转移0.01mole时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子9. 电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅已知：3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，下列说法不正确的是（）A. 右侧发生的电极反应式：2H2O+2e=H2+2OHB. 电解结束后,右侧溶液中含有IO3C. 电解槽内发生反应的总化学方程式：KI+3H2O电解KIO3+3H2D. 如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内总反应不变10. 锌空气电池由活性炭(空气扩散极)、锌、苛性碱溶液构成，其中活性炭部分浸泡在苛性碱溶液中，其工作原理如图所示，负极产物是ZnO。下列说法正确的是( ) A. 活性炭的作用是吸附空气,为电池提供氧化剂B. 原理图中的隔离膜为质子交换膜C. 负极反应式为Zn+H2O2e=ZnO+2H+D. 电池工作时,当电路中通过0.2mol电子,消耗3.2gO211. 一种微生物电解池，其制取氢气的原理如下图所示。下列说法正确的是 A. 该微生物电解池可在高温下工作B. 阳极的电极反应式为CH3COO+4H2O8e=2HCO3+9H+C. 图中离子交换膜为阴离子交换膜D. 电解池工作时每转移2mol电子,阴极产生22.4LH212. 现有二氧化硫空气质子交换膜燃料电池，其原理如图所示。下列说法不正确的是 A. 该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合B. 该电池工作时质子从Pt1电极经过内电路流到Pt2电极C. Pt1电极附近发生的反应为：SO2+2H2O2e=SO42+4H+D. Pt2电极附近发生的反应为：O2+2e+2H2O=4H+13. 科学家用氮化镓（GaN）材料与铜作电极组装如图所示的人工光合系统，成功地实现了以CO2和H2O合成CH4下列说法不正确的是 A. 该过程是将太阳能转化为化学能和电能B. GaN表面发生氧化反应,有O2产生C. 电解液中H+从质子交换膜右侧向左侧迁移D. Cu表面电极反应式： CO2+8e+8H+=CH4+2H2O14. 金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M + nO2 + 2nH2O = 4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是（ ） A. 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B. 比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池,Al空气电池的理论比能量最高C. M空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)nD. 在M空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜15. 微型直接甲醇燃料电池能量密度高，可应用于各类便携式电子产品，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是( )A. 多孔扩散层可起到传导电子的作用B. 负极上直接通入无水甲醇可提高电池的比能量C. 当电路中通过3mole时,内电路中有3molH+透过质子交换膜D. 电池工作时,H+向阴极催化层迁移16. 以铬酸钾（K2CrO4）为原料用电化学法制备K2Cr2O7的装置如图，下列说法正确的是 A. a极的电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2B. 电解过程中氢氧化钾溶液的浓度保持不变C. b极上CrO42发生氧化反应生成Cr2O72D. 电解过程中H+从右侧通过离子交换膜迁移到左侧17. NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是() A. 若直流电源为铅蓄电池,则b极为PbB. 阳极反应式为ClO2+e=ClO2C. 交换膜左侧NaOH的物质的量不变,气体X为Cl2D. 制备18.1gNaClO2时理论上有0.2molNa+由交换膜左侧向右侧迁移18. 如图装置可模拟绿色植物的光合作用，该装置模拟将空气中的H2O和CO2转化为O2和有机物（C3H8O）下列叙述正确的是（）A. x为电源正扱,a电极发生还原反应B. 通电后,质子通过离子交换膜从阴极移向阳极C. 电解开始阶段,阳极区pH逐渐减小D. 当电路中有1mol电子通过时,会有标注状况下2.8LCO2反应19. 一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水中的有机物可用C8H10O5表示，咸水主要含NaCl下列说法错误的是（）A. b电极为该电池的正极B. 当a电极上产生22.4LCO2(标况下)时,电路中转移的电子数目为2NAC. b交换膜允许Na+由中间室移向硝酸根废水处理室D. b电极附近溶液的pH增大20. H2O2被称为绿色氧化剂如图是以甲烷燃料电池为电源，电解制备H2O2的示意图下列有关叙述中正确的是（）A. 电解池装置应选择阳离子交换膜B. d极的电极反应式为：O2+2e+2H+=H2O2C. 当有16g甲烷参与原电池反应时,可制备4molH2O2D. 工作时,a、c电极附近的pH均增大21. 新型锌碘液流电池具有能量密度高、循环寿命长等优势，其工作原理如图所示。下列说法错误的是（）A. 放电时电流从石墨电极流向锌电极B. 充电时阳极反应式为：3I2e=I3C. 若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜,放电时正负极也随之改变D. 放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大22. 处理烟气中的SO2可以采用碱吸-电解法，其流程如图1：模拟过程如图2：下列推断正确的是（）A. 膜1为阴离子交换膜,膜2为阳离子交换膜B. 若用锌锰碱性电池为电源,a极与锌极相连C. a极的电极反应式为2H2O4e=4H+O2D. 若收集22.4LP(标准状况下),则转移4mol电子23. 如图甲是一种利用微生物将废水中的尿素（H2NCONH2，氮元素显-3价）的化学能直接转化为电能，并生成对环境无害物质的装置，同时利用此装置的电能在铁上镀铜，下列说法中正确的是（）A. H+透过质子交换膜由右向左移动B. 铜电极应与X相连接C. M电极的反应式：H2NCONH2+H2O6e=CO2+N2+6H+D. 当N电极消耗0.5mol气体时,则铁电极增重32g24. 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置某微生物燃料电池的工作原理如图所示（a、b为电极），下列说法正确的是（）A. 电解质溶液一定为强酸性B. 电子从a流出,经质子交换膜流向bC. HS在硫氧化菌作用下发生的反应为HS+4H2O8e=SO42+9H+D. 若该电池电路中有0.8mol电子发生转移,则有0.9molH+通过质子交换膜25. 为了强化安全管理，从油库引进一台空气中汽油含量的测量仪，其工作原理如图所示（用强酸性溶液作电解质溶液）下列说法不正确的是（）A. 石墨电极作正极,发生还原反应B. 铂电极的电极反应式：C8H18+16H2O50e=8CO2+50H+C. H+由质子交换膜左侧向右侧迁移D. 每消耗5.6LO2,电路中通过1mol电子答案和解析1.【答案】C【解析】【分析】根据电池中电极上物质发生的反应判断原电池和电解池的电极，分析电极反应和其中的变化即可。【解答】A.放电时，原电池的正极发生还原反应，电极方程式为FeFe（CN）62Na2eNa2FeFe（CN）6，正确；B.充电时，Mo（钼）箔电极发生氧化反应，所以接电源的正极，正确；C.充电时，Mo（钼）箔电极发生氧化反应，钠离子浓度增大，所以Na通过交换膜从左室移向右室，错误；D.Mg作为负极发生氧化反应，外电路中通过0.2mol电子的电量时，质量变化为2.4g，正确。故选C。2.【答案】C【解析】【分析】本题考查电解池综合知识的应用，为高频考点，侧重于电解池工作原理的考查，注意把握电极反应的判断，把握电极方程式的书写，为解答该类题目的关键，难度不大。【解答】A.石墨2为阴极，阴极与电源的负极相连，则B为负极，故A错误；B.阳离子移向阴极，则氢离子由石墨1极通过质子交换膜向石墨2极移动，故B错误；C.石墨1为阳极，阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为2CH3OH+CO-2e-=(CH3O)2CO+2H+，故C正确；D.没有指明是标准状况下，不能计算质子交换膜通过的H+，故D错误。故选C。3.【答案】C【解析】【分析】本题考查了电解池的相关知识，注意根据离子的移动方向判断阴阳极是解决本题的关键，题目难度不大。【解答】A.根据第三个池中浓度变化得出：钠离子从第四池通过e膜，氯离子从第二池通过d膜，得到a为阴极，b为阳极，所以N为正极，据溴离子的移动方向可知，a为阴极b为阳极，所以M为负极，故A错误；B.a电极为氢离子放电生成氢气，故电极反应方程式为2H+2e-=H2，b电极为氢氧根离子放电生成氧气4OH-4e-=O2+2H2O，标况下制备1mol（CH3）4NOH，转移电子是1mol，a、b两极共产生气体物质的量=0.5mol+025mol=0.75mol，故C错误；C.阳极上不是溴离子放电，则e不是阴离子交换膜，是阳离子交换膜，据左池产物分析，c也是阳离子交换膜，故C正确；D.b电极为氢氧根离子放电生成氧气4OH-4e-=O2+2H2O，故D错误。故选C。4.【答案】C【解析】【分析】本题考查膜电化学知识，注意阳离子交换膜只允许阳离子通过。【解答】A、b为只允许阴离子通过的离子交换膜，因为阴离子在阳极放电，故A错误；B、电解池中，阴极区是溶液中的氢离子放电，产品E为氢气，故B错误；C、反应池采用气、液逆流方式，这样反应更充分，故C正确；D、阳极发生氧化反应，阳极的电极反应式为：SO32-2e-+H2O=2H+SO42-，故D错误；故选：C。5.【答案】C【解析】【分析】本题考查原电池基本原理，侧重考查学生获取信息、分析推断能力，根据化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，且原电池原理是高考高频点，要熟练掌握。【解答】由题意利用一种微生物将废水中有机物主要成分是（C6H10O5）n的化学能转化为电能的装置，即为原电池，由图N极通NO，M极为有机物，则N极为正极发生还原反应，M极为负极，发生氧化反应，负极的电极反应为（C6H10O5）n+7nH2O-24ne-=6nCO2+24nH+，原电池中阳离子移向正极。A.由题意利用一种微生物将废水中有机物主要成分是（C6H10O5）n的化学能转化为电能的装置，即为原电池，则N极为正极发生还原反应，质子透过阳离子交换膜，从左向右移动，故A错误；B.电子流动方向从负极经过导线到正极，为MXYN，故B错误；C.M极为有机物，M极为负极，发生氧化反应，负极的电极反应为（C6H10O5）n+7nH2O-24ne-=6nCO2+24nH+，故C正确；D.当M电极微生物将废水中16.2g淀粉转化掉时，物质的量为110nmol，所以转移电子的物质的量为：110n24n=2.4mol，而生成1mol的氮气转移电子的物质的量为4mol，所以生成0.6mol的氮气，标况下的体积为13.44L，故D错误；故选C。6.【答案】C【解析】解：A反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；B电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为1g24g/mol2=112mol、1g27g/mol3=19mol、1g65g/mol2=132.5mol，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故B正确；C正极上氧气得电子和水反应生成OH-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg（OH）2，则阴极区溶液不能含有大量OH-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确；故选：C。A反应物接触面积越大，反应速率越快；B电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多；C正极上氧气得电子和水反应生成OH-；D负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg（OH）2，则阴极区溶液不能含有大量OH-。本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，明确各个电极上发生的反应、离子交换膜作用、反应速率影响因素、氧化还原反应计算是解本题关键，易错选项是C。7.【答案】B【解析】【分析】本题考查了电解原理的应用，明确电解池中的阴阳极以及阴阳极上离子的放电顺序是解题的关键，注意题干信息的分析应用，题目难度一般。【解答】A.阴离子向阳极（即正极区）移动，阳极水放电生成氧气和氢离子，pH减小，故A错误；B.在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室，通电时，水在阳极放电生成氧气和氢离子，考虑电荷守恒，两膜中间的硫酸根离子会进入正极区，与氢离子结合成硫酸，水在阴极得电子生成氢气和氢氧根离子，考虑电荷守恒，两膜中间的钠离子会进入负极区，与氢氧根离子结合成氢氧化钠，故可以得到NaOH和H2SO4产品，故B正确；C.负极即为电解池阴极，发生还原反应，水得电子生成氢气和氢氧根离子，故C错误；D.每生成1mol氧气转移4mol电子，当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.25mol的O2生成，故D错误。故选B。8.【答案】D【解析】【分析】本题考查了原电池原理的应用及沉淀反应，注意把握原电池原理及正负极的判断和电极方程式的书写，利用电子及电荷守恒来解决原电池中有关计算的问题，题目难度中等【解答】根据电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl可知，Ag失电子作负极失电子，氯气在正极上得电子生成氯离子，A、正极上氯气得电子生成氯离子，其电极反应为：Cl2+2e-=2Cl-，故A错误；B、放电时，交换膜左侧溶液中生成银离子，银离子与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中有大量白色沉淀生成，故B错误；C、根据电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C错误；D、放电时，当电路中转移0.01mol e-时，交换膜左侧会有0.01mol氢离子通过阳离子交换膜向正极移动，同时会有0.01mol Ag失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以氯离子会减少0.01mol，则交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子，故D正确。故选：D。9.【答案】D【解析】解：A左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，故A正确；B一段时间后，蓝色变浅，发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，中间为阴离子交换膜，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动，故右侧溶液中含有IO3-，故B正确；C左侧电极为阳极，电极反应为：2I-2e-=I2，同时发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，故总的电极反应式为：KI+3H2O电解KIO3+3H2，故C正确；D如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧电极为阳极，电极反应为：2I-2e-=I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，保证两边溶液呈电中性，左侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极，左侧生成I2，右侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2H2O电解2KOH+I2+H2，故D错误；故选：D。左侧溶液变蓝色，生成I2，左侧电极为阳极，电极反应为：2I-2e-=I2，右侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e-=H2+2OH-，右侧放出氢气，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O，一段时间后，蓝色变浅，保证两边溶液呈电中性，左侧的IO3-通过阴离子交换膜向右侧移动，如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，左侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极，保证两边溶液呈电中性本题考查电解原理，难度中等，注意D选项为易错点，注意氢氧根不能通过阳离子交换膜，不能与碘单质发生反应10.【答案】A【解析】【分析】本题考查新型燃料电池，考查学生对原电池的工作原理的理解及应用原电池原理解释问题的能力。【解答】A.活性炭具有多孔结构，可有效的吸附空气，作电池的正极为电池提供氧化剂，故A正确； B.该电池的电解质溶液为苛性碱溶液，且负极消耗氢氧根，故隔离膜为阴离子交换膜，故B错误； C.负极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，故C错误；D.电池工作时，外电路中流过0.2mol电子，消耗 O20.2mol/4x32g/mol=1.6 g，故D错误。故选A。11.【答案】B【解析】【分析】本题考查学生原电池和电解池的工作原理知识，注意知识的归纳和梳理是关键，难度中等。根据放电工作原理图，在正极上发生还原反应：FeFe（CN）6+2Na+2e-=Na2FeFe（CN）6，负极上是失电子的氧化反应：2Mg+2Cl-4e-=Mg2Cl22+，充电时，原电池的负极连接电源的负极，电极反应和放电时的相反，据此回答即可。【解答】A.放电时，正极上是得电子的还原反应FeFe（CN）6+2Na+2e-=Na2FeFe（CN）6，故A正确；B.充电时，原电池的负极连接电源的负极，Mo（钼）箔是正极接电源的正极，故B错误；C.充电时，Na+通过交换膜移向阴极，即从左室移向右室，故C正确；D.负极上是失电子的氧化反应：2Mg+2Cl-4e-=Mg2Cl22+，外电路中通过0.2mol电子的电量时，负极质量变化为减少金属镁0.1mol，质量变化2.4g，故D正确。故选B。12.【答案】B【解析】【分析】本题考查电解原理的应用、电极反应式的书写和电解计算，难度中等，根据图示准确判断电解池的两极，准确书写电极反应式是解题的关键。【解答】A.高温能使活性微生物蛋白质变性，活性微生物死亡，该微生物电解池不能在高温下工作，故A错误；B.分析图示知左侧电极上醋酸根转化为碳酸氢根，发生氧化反应，为电解池的阳极，电极反应式为CH3COO+4H2O -8e2HCO3+9H+，故B正确；C.图中离子交换膜允许氢离子通过，为质子交换膜，故C错误；D.电解池工作时阴极反应为：2H+2e-=H2，每转移2mol电子产生1molH2，缺少温度和压强，无法确定氢气的体积，故D错误。故选B。13.【答案】D【解析】【分析】本题考查了原电池原理的应用，侧重考查原电池原理，明确电解质溶液酸碱性、电极的判断以及电极方程式的书写方法是解本题关键，难点是电极反应式的书写，题目难度中等。【解答】A.该电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，故A正确；B.Pt1电极上SO2失去电子，为负极，Pt2电极为正极，质子即H+，为阳离子，移向正极Pt2，故B正确；C.Pt1电极通入SO2，SO2在负极失电子生成SO42-，则电极反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+，故C正确；D.酸性条件下，氧气得电子生成水，则Pt2电极附近发生的反应为O2+4H+4e-=2H2O，故D错误。故选D。14.【答案】C【解析】【分析】原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。由二氧化碳和甲烷中碳元素的化合价变化可知，二氧化碳应该在正极放电形成甲烷，由图示装置电子移动的方向可确定铜为正极，GaN为负极。铜表面：CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，据此进行分析解答。【解答】A.由图示可知，该过程是原电池，将太阳能转化为化学能的过程，故A正确；B.GaN表面发生氧化反应，有O2产生，故B正确；C.阳离子流向负极，故电解液中的H+从质子交换膜左侧向右侧迁移，故C错误；D.Cu表面的电极反应式CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，故D正确。故选C。15.【答案】C【解析】【分析】本题考查原电池原理，为高频考点，侧重考查学生分析判断、获取信息解答问题及计算能力，明确各个电极上发生的反应、离子交换膜作用、反应速率影响因素、氧化还原反应计算是解本题关键，易错选项是C。【解答】A.反应物接触面积越大，反应速率越快，所以采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面，从而提高反应速率，故A正确；B.电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，假设质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为1g24g/mol2=112mol、1g27g/mol3=19mol、1g65g/mol2=132.5mol，所以Al-空气电池的理论比能量最高，故B正确；C.正极上氧气得电子和水反应生成OH-，因为是阴离子交换膜，所以阳离子不能进入正极区域，则正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误；D.负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg（OH）2，则阴极区溶液不能含有大量OH-，所以宜采用中性电解质及阳离子交换膜，故D正确。故选C。16.【答案】B【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，明确原电池原理是解本题关键，为高频考点，知道正负极的判断、电极反应式的书写、离子及电子移动方向，易错选项是D，题目难度中等。【解答】A.多孔扩散层允许微粒通过，可起到传导电子的作用，故A正确；B.单位质量的甲醇氧化放出的能量是一定的，负极上直接通入无水甲醇，不能提高电池的比能量，故B错误；C.质子交换膜允许氢离子通过，当电路中通过3mole-时，内电路中有 3mol H+透过质子交换膜，故C正确；D.电池工作时，H+向正极移动，即向着阴极催化层移动，故D正确。故选B。17.【答案】A【解析】【分析】 本题考查电解池的原理，难度不大，掌握电解原理及应用是解答的关键。【解答】A.从电源可知a极为阴极，应当是得电子，故A正确；B.从A中可知阴极产生氢氧根，所以氢氧化钾的浓度会变大，故B错误；C.b极为阳极，水中的氧原子失电子产生氧气，并会产生氢离子，然后氢离子与CrO42反应生成Cr2O72，故C错误；D.右侧产生的氢离子与CrO42反应，不会移动到左侧，故D错误。故选A。18.【答案】C【解析】【分析】本题考查学生电解池的工作原理以及应用知识，注意知识的归纳和梳理是关键，难度不大。【解答】A.二氧化氯转化为NaClO2（亚氯酸纳）的过程是发生还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅蓄电池，则电池的负极和电源的负极相连，b极为正极，应该是PbO2，故A错误；B.在阳极上是氯离子失电子的氧化反应，产生的是氯气，故B错误；C.阳离子交换膜只允许阳离子通过，所以交换膜左边NaOH的物质的量不变，在阳极上是氯离子失电子的氧化反应，产生的是氯气，气体X为Cl2，故C正确；D.Na+由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。故选C。19.【答案】C【解析】解：A、CO2转化C3H8O化合价降低发生还原反应，所以x为电源负扱，而不是正极，故A错误；B、电解池中阳离子向阴极移动，通电后，质子通过离子交换膜从阳极移向阴极，故B错误；C、阳极区水中的氧负离子放电生成氧气和氢离子，所以溶液的PH值减小，故C正确；D、电池总的方程式为：6CO2+8H2O通电2C3H8O+9O2，即生成9mol的氧气，即转移36mol的电子，阴极有6mol的二氧化碳被还原，所以当电路中有1mol电子通过时，会有标注状况下63622.4=3.7LCO2反应，故D错误；故选：C。A、CO2转化C3H8O化合价降低发生还原反应，所以x为电源负扱；B、电解池中阳离子向阴极移动；C、阳极区水中的氧负离子放电生成氧气和氢离子；D、电池总的方程式为：6CO2+8H2O通电2C3H8O+9O2，即生成9mol的氧气，即转移36mol的电子，阴极有6mol的二氧化碳被还原，由此分析解答，本题考查电化学的相关知识，学生要清楚电解池的反应原理，阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应，以及离子的移动方向就可以迅速解题了，比较容易20.【答案】B【解析】解：A该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，故A正确； B左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C8H10O5-32e-+11H2O=8CO2+32H+，当a电极上产生22.4 LCO2（标况下）时，物质的量=1mol，电子转移总数4mol，即为4NA，故B错误； C该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，阳离子移向该电极，这边的交换膜是阳离子交换膜，b交换膜允许Na+由中间室移向硝酸根废水处理室，故C正确； D右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，氢离子参加反应导致溶液酸性减小，溶液的pH增大，故D正确； 故选：B。该原电池中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则右边装置中电极b是正极，电极反应式为2NO3-+10e-+12H+=N2+6H2O，左边装置电极a是负极，负极上有机物失电子发生氧化反应，有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳，电极反应式为C8H10O5-32e-+11H2O=8CO2+32H+，以此解答该题。本题考查化学电源新型电池，为高频考点，侧重考查学生获取信息、分析推断能力，根据N元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，且原电池原理是高考高频点，要熟练掌握，题目难度中等。21.【答案】C【解析】解：A、右边为电解池，d与负极相连为阴极，O2在阴极得电子放电生成H2O2，电极反应式为：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-，所以电解池装置应选择阴离子交换膜，故A错误；B、d与负极相连为阴极，O2在阴极得电子放电生成H2O2，电极反应式为：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-，故B错误；C、左边甲烷为负极，电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，d与负极相连为阴极，电极反应式为：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-，根据电子守恒，则当有16g甲烷参与原电池反应时，可制备16g16g/mol82=4molH2O2，故C正确；D、a极甲烷为负极，电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，生成氢离子，c与正极相连为阳极，氢氧根离子在阳极放电放出氧气，消耗氢氧根，所以a、c电极附近的pH均减小，故D错误；故选：C。左边甲烷燃料电池a极甲烷为负极，电极反应式为：CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，氧气为正极，右边为电解池，d与负极相连为阴极，O2在阴极得电子放电生成H2O2，电极反应式为：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-，c与正极相连为阳极，氢氧根离子在阳极放电放出氧气，据此结合选项分析本题考查了原电池原理和电解池原理的应用，注意把握原电池正负极的判断以及电极方程式的书写，题目难度不大22.【答案】C【解析】解：A放电时，Zn是负极，石墨是正极，电流由正极经过导线流向负极，即电流从石墨电极流向锌电极，故A正确； B充电时，阳极发生失去电子的氧化反应，与原电池的电极反应式相反，即充电时阳极反应式为：3I-2e-=I3-，故B正确； C放电时，Zn是比较活泼金属，作负极，石墨作正极，无论离子交换膜是阳离子交换膜，还是阴离子交换膜，放电时正负极反应均不会改变，故C错误； D放电时，左侧即正极反应式为I3-+2e-=3I-，所以储罐中的离子总浓度增大，故D正确； 故选：C。由装置图可知，放电时，Zn是负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，石墨是正极，反应式为I3-+2e-=3I-，外电路中电流由正极经过导线流向负极，充电时，阳极反应式为3I-2e-=I3-、阴极反应式为Zn2+2e-=Zn，据此分析解答。本题考查化学电源新型电池，会根据电极上发生的反应判断正负极是解本题关键，会正确书写电极反应式，注意交换膜的特点，选项是C为易错点，题目难度中等。23.【答案】B【解析】解：Ab电极上稀硫酸转化为浓硫酸，过程中SO42-的量增大，则是由SO32-转化得到，发生反应SO32-2e-+H2O=SO42-+2H+，则膜2应为阴离子交换膜，a电极上稀NaOH溶液转化为浓NaOH溶液，过程中OH-浓度增大，则发生电极反应2H2O+2e-=2OH-+H2，膜1应为阳离子交换膜，故A错误；Ba电极上稀NaOH溶液转化为浓NaOH溶液，过程中OH-浓度增大，a电极发生反应：2H2O+2e-=2OH-+H2，说明a电极为阴极，应与外电路负极相连，若用锌锰碱性电池为电源，锌电极为原电池负极，则a极与锌极相连，故B正确；Ca电极上稀NaOH溶液转化为浓NaOH溶液，过程中OH-浓度增大，且反应有气体产生，则应发生的电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2，故C错误；Da电极发生电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2，若收集22.4LP（标准状况下），即收集O2的标况下的物质的量为22.4L22.4L/mol=1mol，根据电极反应，则转移电子数为2mol，故D错误，故选：B。Ab电极上稀硫酸转化为浓硫酸，过程中SO42-的量增大，则是由SO3