2023年届高考化学必做热点训练：多池多室带膜电化学装置

多池多室带膜电化学装置【原卷】。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2О解离成H+和OH-，并分别通过离子NaBr溶液的电渗析装置示意图。以下说法正确的选项是2HBr溶液B5的产物为硫酸溶液D2H++2e-=H2↑22Ni(H2PO)，其工作原理222 SO2Cl＋2e-=2Cl-＋SO2 eg极a、cb是阴离子交换膜电解池中不锈钢电极四周溶液的pH增大2 一样金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如以下图装置是利用浓差溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O、H、H2SO4和NaOH。以下说法不正确的选项是( )2 4H2O+4e-=2H2↑+4OH-B．c、d离子交换膜依次为阳子交换膜和阴离子交换膜电极上的电极反响为Cu2++2e-=Cu320gNaOH焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品加工的防腐剂，制备示意图如下。：2NaHSO3=Na2S2O5+H2O。以下说法的是承受的是阳离子交换膜C0.2g气体时，a1.6gDbNa2S2O522用锂-氟化碳(氟气与碳生成的夹层化合物)电池电解含有尿素[CO(NH)]的碱性溶液，用于废水处理和煤液化供氢，其装置如以下图。装置中c、d均为惰性22电极a为锂-氟化碳电池的负极b的电极反响为(CFx)n+nxe-=nC+nxF-隔膜→d→aD．cd3：15利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O，装置如以下图，以下说法正确的选项是〔〕5电解后乙装置d电极四周溶液的pH不变2SO1molH+通过隔膜2利用双离子交换膜电解法可以处理含NH4NO3的工业废水，原理如以下图，以下表达错误的选项是A．NH4+b室向c室迁移2 B．cNH3和H2+4H2 0.5molNH4NO38．〔双选〕双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH-法错误的选项是B2的产物是盐酸C．假设去掉双极膜(BP)，阳极室会有Cl2生成0.5mol气体如以以下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究铜的精炼原理和电镀原理。以下说法正确的选项是一段时间后，甲装置中溶液pH上升CuSO4溶液的浓度均不变C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反响为O 4e4H2HO2 2D．丙装置中实现铁片上镀铜，b应为铁片工业吸取H2S气体后的FeCl3溶液的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其工作原理如以下图。以下说法正确的选项是FeCl2a为阴极b2NO-+10e+6H3

O=N2

+12OH-随电解的进展，阴极区溶液pH增大利用甲醇燃料电池进展电解的装置如图1，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后断开K，此时A、B两极上生成等物质的量的气体。丙装置溶液中金属阳离子的物质的量(n)与转移电子的物质的量[n(e-)]变化关系如图2。以下说法正确的选项是( )3 2 CHOH6e-6OH-CO+5H3 2 乙池中B电极为阳极C．乙池中生成的气体在标准状况下总体积为4.48LD2bCu2+物质的量的变化4用三室电渗析法处理含K2SO4KOHH2SO，装置如以下图。以下说法错误的选项是4直流电源的A为负极，B为正极ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜阴极区参与KOH溶液，阳极区参与稀硫酸，目的是增加导电性同时又不引入杂质当电路上通过0.5mole-时，理论上溶液中共有NA个离子通过离子交换膜室电渗析法”制备，电解装置及起始的电解质溶液如以下图。以下说法正确的选项是( )A．B膜是阳离子交换膜 =2OH-+H2↑C．去掉A膜对产品没有影响D．阳极室中的硫酸浓度不变海洋是一个格外巨大的资源宝库，海水中含量最多的是H、O两种元素，还含有Na、Cl、Mg、Br、Ca、S等元素。海水资源的利用主要包括海水淡化、海水晒盐，从海水中制取镁、钾、溴等化工产品。从海水中提取镁的步骤是将石灰乳(MgCl2•6H2O)进一步操作得到无水氯化镁，电解熔融氯化镁可获得单质镁。海水淡化是解决淡水资源短缺的有效途径之一，所示。以下说法正确的选项是()2该装置将化学能转化成电能↑2C．Ⅱ室中流出淡水，Ⅱ、ⅡNaCl浓度变大Da、b膜的位置互换，则不能获得淡水置如以下图。以下说法不正确的选项是( )4 2 A．a极反响：CH-8e-+4O2-=CO+2HO4 2 B．A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜C．可用铁电极替换阴极的石墨电极2.24LCa2+0.4mol多池多室带膜电化学装置。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2О解离成H+和OH-，并分别通过离子NaBr溶液的电渗析装置示意图。以下说法正确的选项是2HBr溶液B5的产物为硫酸溶液D2H++2e-=H2↑【答案】D【详解】电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Na+向阴极移动，与双极膜供给的氢氧根离子结合，出口2的产物为NaOH溶液，A错误；电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，溶液中的Br-向阳极移动，与双极膜供给的氢离子结合，故出口4的产物为HBr溶液，钠离5不是硫酸，B错误；结合选项B，Br-不会从盐室最终进入阳极液中，C错误；电解池阴极处，发生的反响是物质得到电子被复原，发生复原反响，水解离2H++2e-=H2↑，D正确；答案选D。22Ni(H2PO)，其工作原理22eg极膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜DpH增大【答案】B【分析】Li0价变Li2Li-2e-═2Li+，则碳棒是正SO2Cl2中+6价的硫得电子、发生复原反响，电极反响式为a进入产2 22-〔Li-SOClC棒相接，IINi2+Ni(H2PO)，h电极为阴极，与原电池的e电极相接，H2O或H+发生得电子的复原反响，电极反响2 22回路，所以膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜，据此分析解答。【详解】由图示可知，Li电极为负极，发生氧化反响，则C电极为正极，发生得电子A正确；原电池中Li电极为负极，C电极为正极，电解池中，Ni电极失去电子生成Ni2+g电极为阳极，则hLie相接，故B错误；Ni2+aII室，H2PO2-)2由原料室III室通过膜b进入产品室II室在产品室II室中与Ni2+生成Ni(H2PO2 ，)2Na+cIVa、cb是阴离子交换膜，故C正确；电解池中不锈钢电极即h电极为为阴极，电极上H2O或H+发生得电子的复原pHD正确；2 应选B。3．一样金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如以下图装置是利用浓差溶液(a、b电极均为石墨电极)O、H、H2SO42 NaOH。以下说法不正确的选项是( )4H2O+4e-=2H2↑+4OH-B．c、d离子交换膜依次为阳子交换膜和阴离子交换膜电极上的电极反响为Cu2++2e-=Cu320gNaOH【答案】D【分析】浓Cu(1)电极上发生使Cu2+浓度降电极上发生使2则在右池的电解池中，a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生复原反响生2 2 H，b为电解池的阳极，HOOH-O。电池从开头工作到停顿放电，正极区硫酸铜溶液的浓度同时由2.5mol·L-1降低到电子，电OH-4mol160g2 2 【详解】2A．a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生复原反响生成H，电极反响项正确；2因溶液为电中性，a电极四周产生了阴离子，必需让阳离子发生移动，c为阳离子交换膜，b电极四周阴离子削减，必需让阴离子发生移动，d为阴离子交换膜，B项正确；项正确；电池从开头工作到停顿放电，正极区硫酸铜溶液浓度同时由2.5mol·L-1降到0.5mol·L-11.5mol·L-1，正极反响可电子，电项错误；D。焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品加工的防腐剂，制备示意图如下。：2NaHSO3=Na2S2O5+H2O。以下说法的是2 承受的是阳离子交换膜2HO-4e－4H+O↑2 C0.2g气体时，a1.6gDbNa2S2O5【答案】C【分析】电解池阳极与电源正极相连，阴极与电源负极相连，由装置图可知，电解池阳极a室稀硫酸溶液，氢氧根离子失电子发生氧化反响，则氢离子将移到b室与33

NaHSO3Na2SO

，氢离33NaHSO3Na2SO，据此分析解答。33【详解】室中氢离子向bA正确；2H2

2O-4e－=4H++O↑，2故B正确；0.1mol，转移2H2O-4e－4HO2↑a室逸出，氢离子向b室移动，则a室中削减的质量为水的质量，依据电子守恒，消耗水的0.1mol0.1molｘ18g/mol=1.8gC错误；5 3 2 2 5 溶液，NaHSO3溶液经结晶脱水可得2NaHSO═NaS0.1mol0.1molｘ18g/mol=1.8gC错误；5 3 2 2 5 答案选C。22用锂-氟化碳(氟气与碳生成的夹层化合物)电池电解含有尿素[CO(NH)]的碱性溶液，用于废水处理和煤液化供氢，其装置如以下图。装置中c、d均为惰性22电极a为锂-氟化碳电池的负极b的电极反响为(CFx)n+nxe-=nC+nxF-隔膜→d→aD．cd3：1【答案】D【分析】原电池内电路中阳离子移向正极、阴离子移向负极，a电极为负极、b电极为正(CFx)n+nxe-═nC+nxF-；电解池中，c与原电池的正极相接，为阳极，d与原电池的负极相接，为阴极，电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液时，阳极上[CO(NH2)2]发生失电子的氧化反响生成氮气，

-6e-+8OH-═CO

↑+6H

22 3 2 2应生成氢气，电极反响为2H++2e-=H2↑，据此分析解答。【详解】依据原电池内电路中锂离子移动方向可知，a电极为负极、b电极为正极，A正确；正极b上氟化碳(CFx)n得电子生成C单质，结合电子守恒和电荷守恒可得电B正确；电流由原电池的正极b流出，经外电路流向负极a，所以装置中电流流淌方aC正确；)

-6e-+8OH-═CO

↑+6H

O，阴极d22 3 2 2n(N2):n(H2)=1:3，即一样条件下的体积比1:3D错误；故答案为D。5利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O，装置如以下图，以下说法正确的选项是〔 〕5电解后乙装置d电极四周溶液的pH不变2SO1molH+通过隔膜2【答案】B【分析】5甲装置能自发的进展氧化复原反响且没有外接电源，所以是原电池，a极上二氧化硫失电子为负极，b上氧气得电子为正极，乙属于电解池，与电源的正极b相连的电极c为阳极，N2O4在阳极失电子生成N2O，d为阴极，阴极上氢离子得5电子生成氢气。【详解】甲装置为原电池，其中a电极为负极、b电极为正极，左侧参与了硫酸，其中的H+可透过质子膜而进入右侧极室，所以右侧极室是酸性的，所以电极反响O2+4e-+4H+=2H2O，A项错误；d电极为阴极，H+pH不变，B项正确；C．c电极为阳极，发生氧化反响：NO-2e-+2HNO=2NO

+2H+，C项错误；2 4 3 2 5D.依据电子转移数一样可知，甲装置的左侧的电极反响式：2 2 4 2-1molSO2mol2 2 4 =2NO+2H+2H++2e-=H↑，为了平衡电荷，则2 4 3 2 5 2B。利用双离子交换膜电解法可以处理含NH4NO3的工业废水，原理如以下图，以下表达错误的选项是A．NH4+b室向c室迁移2 B．cNH3和H2+4H2 0.5molNH4NO3【答案】D【分析】依据图像可知，硝酸根离子向a室移动，由此可知左室为阳极室，水失电子生成氧气和氢离子；铵根离子向c室移动，右室为阴极室，水得电子生成氢气和氢氧根离子，溶液碱性变强，导致生成氨气；【详解】依据分析可知，NH4+b室向c室迁移，A正确；c室内水得电子产生氢气和氢氧根离子，使溶液碱性增加，产生氨气，则c室H2ⅡB正确；2H2O-4e-=O2+4H+ⅡC正确；1mol1molNH4NO3ⅡD错误；D【点睛】依据图像可知，a室产生硝酸，则硝酸根离子向a室移动，a室温阳极室。8．〔双选〕双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH-水、NaOH溶液和盐酸，其工作原理如以以下图所示，M、N为离子交换膜。以下说法错误的选项是B2的产物是盐酸C．假设去掉双极膜(BP)，阳极室会有Cl2生成0.5mol气体【答案】AD【分析】极，BP双极膜解离出的氢离子在阴极上得到电子发生复原反响生成氢气，解离出的氢氧根离子进入1室，使1室中溶液电荷不守恒，促使盐室中的钠离子从阳离子交换膜进入1M1的产物为氢氧化钠溶液；右侧与电源正极相连的电极为阳极，BP双极膜解离出的氢氧根离子在阳极上失去电子发生氧化反响生成氧气，解离出的氢离子进入2室，使2室中溶液电荷不守恒，促使盐室中的氯离子从阳离子交换膜进入2室，则N膜为阴离子交换膜，2的产物为盐酸。【详解】由分析可知，M膜为阳离子交换膜，故A错误；由分析可知，出口2的产物为盐酸，故B正确；生成氯气，则阳极室会有氯气生成，故C正确；在阳极上失去电子发生氧化反响生成氧气，假设电路中每转移1mol电子，由得失1mol×12

+1mol×14

=0.75mol，如以以下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究铜的精炼原理和电镀原理。以下说法正确的选项是一段时间后，甲装置中溶液pH上升B．电解一段时间后，乙、丙装置中CuSO4溶液的浓度均不变C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反响为O24e4H2H2OD．丙装置中实现铁片上镀铜，b应为铁片【答案】D【详解】22+5HO，反响过程中消耗氢氧根，碱性减弱，pH减小，A错误；23电解精炼铜时，阴极反响为Cu2++2e-=CuCuCu活泼的金属如Zn、Fe等反响，所以乙装置中CuSO4溶液的浓度会发生转变，B错误；燃料电池中通入氧气的一极发生复原反响，为正极，电解质溶液显碱性，电错误；电镀时，镀层金属阳离子在阴极发生复原反响生成金属单质，所以丙装置中实现铁片上镀铜，b应为铁片，D正确；D。工业吸取H2S气体后的FeCl3溶液的再生过程可降解酸性污水中的硝酸盐，其工作原理如以下图。以下说法正确的选项是FeCl2a为阴极b2NO-+10e+6H3

O=N2

+12OH-随电解的进展，阴极区溶液pH增大【答案】D【详解】溶液M为吸取H2S气体后的FeCl3溶液，硫化氢与氯化铁反响生成硫单质、HClA错误；由装置可知b电极的反响为硝酸根转变成氮气，得电子的电极应为阴极，则aB错误；b2NO-+10e-+12H=N3 2

+6H

OC2错误；由b电极的反响可知，反响消耗氢离子，氢离子浓度减小，pH值增大，故D正确；应选：D。利用甲醇燃料电池进展电解的装置如图1，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后断开K，此时A、B两极上生成等物质的量的气体。丙装置溶液中金属阳离子的物质的量(n)与转移电子的物质的量[n(e-)]变化关系如图2。以下说法正确的选项是( )3 2 CHOH6e-6OH-CO+5H3 2 乙池中B电极为阳极C．乙池中生成的气体在标准状况下总体积为4.48LD2bCu2+物质的量的变化【答案】C【分析】由图可知，甲池为甲醇燃料电池，通入甲醇的一极为电池的负极，碱性条件下甲在正极上得到电子发生复原反响生成氢氧根离子，乙、丙为电解池，其中A、C为阳极，B、D为阴极。【详解】由分析可知，通入甲醇的一极为电池的负极，碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反响生成碳酸根离子，电极反响式为CH3

OH-6e-+8OH-=CO2-+3A错误；由分析可知，B电极为电解池的阴极，故B错误；由图2可知，反响中共转移0.4mol电子，由得失电子数目守恒可知，标准状0.4mol×14

体积为(0.4mol—0.1mol×2)×12

况下总体积为4.48L，故C正确；D．丙池中，阳极为铜失去电子发生氧化反响生成铜离子，溶液中铜离子增加，反响中共转移0.4mol电子，由得失电子数目守恒可知，溶液中生成铜离子的物

1=0.2mol2中cCu2+物质的量的变化，2C。4用三室电渗析法处理含K2SO4KOHH2SO，装置如以下图。下4列说法错误的选项是直流电源的A为负极，B为正极ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜阴极区参与KOH溶液，阳极区参与稀硫酸，目的是增加导电性同时又不引入杂质当电路上通过0.5mole-时，理论上溶液中共有NA个离子通过离子交换膜【答案】D【分析】由示意图可知，该装置为电解池，水在阴极上得到电子生成氢气，同时破坏水的区，电解完毕时，在阴极区得到氢氧化钾溶液，在阳极区得到硫酸。【详解】A．由图可知，AA电极为直流电源的负极，B为正极，故A正确；B．由分析可知，钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极区，则ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜，故B正确；则向阴极区溶液中参与KOH溶液，阳极区溶液中参与稀硫酸，可以增大溶液中离子的浓度，增加溶液的导电性，同时又不会引入杂质，故C正确；D．当电路上通过0.5mole-时，有0.5mol钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区和0.25mol硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极区，则理论上溶液中共有0.75NA个D错误；D。室电渗析法”制备，电解装置及起始的电解质溶液如以下图。以下说法正确的选项是( )A．B膜是阳离子交换膜 =2OH-+H2↑C．去掉A膜对产品没有影响D．阳极室中的硫酸浓度不变【答案】B【分析】A膜进入产品室，为产品生成供给H+，故A膜为阳离子交换膜，原料室中I-经过B膜移入产品室，为产品生I-B膜为阴离子交换膜，阴极室电极反响为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，原料室中Na+经过C膜进入阴极室，可获得产品NaOH，故C膜为阳离子交换膜。【详解】由分析知，B膜为阴离子交换膜，A错误；2 2 H2OH+H2HO+2e-=H↑+2OH-，B2 2 去掉A膜，则阳极生成的O2会将I-氧化，故对产品由影响，C错误；D．由于电解消耗溶液中的水，故阳极硫酸的浓度会增大，D错误；故答案选B。海洋是一个格外巨大的资源宝库，海水中含量最多的是H、O两种元素，还含有Na、Cl、Mg、