课时精练27-交换膜在电化学中的运用-高二化学精讲精练(解析版).docx

课时精练27 交换膜在电化学中的运用

1．如图是一种新型的光化学电源，当光照射光电极时，通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是(　　)

A．H＋通过阳离子交换膜从正极区进入负极区
B．电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化
C．负极的电极反应式为2I－－2e－===I2
D．总反应为H2S＋O2H2O2＋S
【答案】A
【解析】由电子流动方向可得，光电极为负极，石墨电极为正极，原电池工作时阳离子向正极区移动，A项错误；由图像可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化，B项正确；负极的电极反应为2I－－2e－===I2，C项正确；通入硫化氢和氧气，分别生成硫、过氧化氢，则总反应为H2S＋O2H2O2＋S，D项正确。
2．利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示：

下列说法错误的是(　　)
A．X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜
B．负极的电极反应式：BH＋8OH－－8e－===B(OH)＋4H2O
C．2室流出的溶液中溶质为Na2SO4和K2SO4
D．电路中每转移1 mol电子，电极2上有32 g Cu析出
【答案】D
【解析】由图中得失电子可知，电极1为负极，电极2为正极，1室中Na＋、K＋透过X膜向2室迁移，SO透过Y膜向2室迁移，故X、Y依次为阳离子、阴离子选择性交换膜，在2室流出的溶液为Na2SO4和K2SO4溶液，A、C项正确；在原电池中负极发生氧化反应，B项正确；正极发生还原反应，H＋优先于Cu2＋被还原，当转移1 mol电子时，得到的Cu可能少于32 g，D项错误。
3．一种锂电池的工作原理如下图所示，正极反应液可以在正极区和氧化罐间循环流通，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2＋氧化，自身被还原为SO42-。下列关于该电池说法正确的是(　　)

A．电池放电时将电能转化为化学能
B．放电时Li＋由正极区移向负极区
C．放电时的负极反应为Fe3＋＋e-=Fe2＋
D．氧化罐中反应的离子方程式为：2Fe2＋＋S2O82-=2Fe3＋＋2SO42-
【答案】D
【解析】A项，电池放电是化学能变成电能，A错误；B项，放电时阳离子向正极移动，B错误；C项，放电时，负极失去电子，C错误；D项，根据题意，氧化罐中加入的(NH4)2S2O8可以将Fe2＋氧化，自身被还原为SO42-，离子方程式为2Fe2＋＋S2O82-=2Fe3＋＋2SO42-，D正确；故选D。
4．微生物燃料电池(MFC)以厌氧微生物催化氧化有机物(如葡萄糖)，同时处理含Cu2+废水，装置如图所示，下列说法错误的是( )

A．M极为电池的负极
B．温度越高，电池工作效率越高
C．N极的电极反应为Cu2++2e-=Cu

D．电池工作时，废水中的阴离子总浓度降低
【答案】B
【解析】A项，根据题意可知该电池放电时葡萄糖被氧化，所以M电极为电池负极，N为电池正极，A项正确；B项，该电池以微生物催化有机物，温度不宜过高，B项错误；C项，N极为正极，铜离子被还原得到Cu，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C项正确；D项，电池工作时，废水中铜离子放电生成铜单质，为平衡电荷，阴离子通过阴离子交换膜向负极，即左池移动，废水中的阴离子总浓度降低，D项正确；故选B。
5．利用如图所示装置可制取H2，两个电极均为惰性电极，c为阴离子交换膜。下列叙述正确的是(　　)

A．a为电源的正极
B．工作时，OH－向左室迁移
C．右室的电极反应式为C2H5OH＋H2O－4e－===CH3COO－＋5H＋
D．生成H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1
【答案】D
【解析】根据图示，电解池左侧生成氢气，是溶液中的水放电，发生了还原反应，左侧电极为阴极，则a为电源的负极，故A错误；工作时，在阴极水放电生成H2和OH－，OH－浓度增大，向右室迁移，故B错误；右室电极为阳极，发生氧化反应，根据图示，右室溶液显碱性，不可能生成H＋，故C错误；根据得失电子守恒，生成1 mol H2转移2 mol电子，则生成CH3COONa的物质的量为＝0.5 mol，H2和CH3COONa的物质的量之比为2∶1，故D正确。
6．甲醇燃料电池由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注，其工作示意图如下，其总反应为 2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列说法不正确的是( )

A．电极 A 是负极，物质 a 为甲醇
B．电池工作时，电解液中的 H＋通过质子交换膜向 B 电极迁移
C．放电前后电解质溶液的 pH 增大
D．b 物质在电极上发生的电极反应式为： O2+4eˉ+2H2O＝4OHˉ
【答案】D
【解析】甲醇的燃料电池，甲醇在负极被氧化，氧气在正极被还原；电子由A流出经过导线流入B，电极A 是负极，物质 a 为甲醇，A正确；H＋应该向正极(B 电极)移动，B正确；负极反应：2CH3OH-12eˉ+2H2O=2CO2+12H＋,正极反应 3O2+12eˉ+12H＋＝6H2O，反应前后H＋总量没变，但是反应后生成了水，造成了H＋的浓度减小，电解质溶液的 pH 增大，C正确；酸性环境下，氧气在B电极上发生的电极反应式为： O2+4eˉ+4H＋＝2H2O ，D错误。
7．肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示，电池总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O。下列说法错误的是( )

A．电极b发生还原反应 B．电流由电极a流出经用电器流入电极b
C．物质Y是NaOH溶液 D．电极a的电极反应式为N2H4 + 4OH－－4e－=N2↑ + 4H2O
【答案】B
【解析】该燃料电池中，通入燃料肼的电极为负极、通入氧气的电极为正极，电解质溶液呈碱性，则负极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。A项，该燃料电池中通入氧气的电极b为正极，正极上得电子，发生还原反应，故A正确；B项，a为负极、b为正极，电流从正极b经用电器流入负极a，故B错误；C项，b电极上生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜进入右侧，所以Y为NaOH溶液，故C正确；D项，a电极上肼失电子，发生氧化反应，电极反应式为N2H4+4OH--4e-═N2↑+4H2O，故D正确；故选B。
8．一种肼燃料电池的结构如图所示，下列说法正确的是( )

A．a极是正极，电极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑＋4H2O
B．电路中每转移NA个电子，就有1mol Na＋穿过膜向正极移动
C．b极的电极反应式为H2O2+2e-=2OH-
D．用该电池作电源电解饱和食盐水，当得到0.1mol Cl2时，至少要消耗0.1mol N2H4
【答案】B
【解析】根据图知，a电极上N元素化合价由-2价变为0价，所以a是负极，则b是正极，负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑＋4H2O，正极上电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O。A项，a电极上N元素化合价由-2价变为0价，所以a是负极，负极反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2↑＋4H2O，A错误；B项，电路中每转移6.02×1023个电子，根据电荷守恒知，有1molNa+穿过膜向正极移动，B正确；C项，酸性溶液中不能得到OH-，b电极反应式为H2O2+2e-+2H+=2H2O，C错误；D项，阳极上生成标况下2.24L氯气，其物质的量是0.1mol，根据转移电子守恒得肼的物质的量==0.05mol，D错误；故选B。
9．金属(M)－空气电池具有原料易得，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：2M＋O2＋2H2O＝2M(OH)2。

(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)下列说法正确的是( )
A．电解质中的阴离子向多孔电极移动
B．比较Mg、Al、Zn三种金属－空气电池，Mg－空气电池的理论比能量最高
C．空气电池放电过程的负极反应式2M－4e－＋4OH－＝2M(OH)2
D．当外电路中转移4mol电子时，多孔电极需要通入空气22.4L(标准状况)
【答案】C
【解析】A项，原电池中阴离子应该向负极移动，金属M为负极，所以电解质中的阴离子向金属M方向移动，故A错误；B项，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×2mol＝mol、×3mol＝mol、×2mol＝mol，所以Al−空气电池的理论比能量最高，故B错误；C项，负极M失电子和OH−反应生成M(OH)2，则正极反应式为2M－4e－＋4OH－＝2M(OH)2，故C正确；D项，由正极电极反应式O2＋2H2O＋4e−＝4OH−有O2～4OH−～4e−，当外电路中转移4mol电子时，消耗氧气1mol，即22.4L(标准状况下)，但空气中氧气只占体积分数21%，所以空气不止22.4L，故D错误；故选C。
10．某化学小组拟设计微生物燃料电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，工作原理如图所示(a、b均为石墨电极)。下列分析正确的是(　　)

A．a电极发生反应：H2NCH2CH2NH2＋16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋
B．质子交换膜处H＋由右向左移动
C．该电池在微生物作用下将化学能转化为电能
D．开始放电时b电极附近溶液pH不变
【答案】C
【解析】该微生物燃料电池可将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化成环境友好的物质，则产物为CO2和N2，根据氧化还原反应原理可知，a电极发生氧化反应，为负极，b电极发生还原反应，为正极。H2N(CH2)2NH2在a电极上失电子发生氧化反应，电极反应式为H2N(CH2)2NH2＋4H2O－16e－===2CO2↑＋N2↑＋16H＋，A项错误；原电池中阳离子向正极移动，所以H＋由左向右移动，B项错误；该装置是原电池，可将化学能转化为电能，C项正确；b电极发生反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，所以b电极附近溶液的pH变大，D项错误。
11．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
【答案】C
【解析】阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。
12．储氢可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：C6H12(g)C6H6(g)＋3H2(g)。一定条件下，下图装置可实现有机物的电化学储氢：

下列说法不正确的是( )
A．多孔惰性电极D为阴极
B．从多孔惰性电极E产生的气体是氧气
C．高分子电解质膜为阴离子交换膜
D．上述装置中生成目标产物的电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12
【答案】C
【解析】根据图知，苯中的碳得电子生成环己烷，则D作阴极，E作阳极，所以A是负极、B是正极；该实验的目的是储氢，所以阴极上发生的反应为生产目标产物，阴极上苯得电子在酸性条件下反应生成环己烷。A项，根据分析，可知D为阴极，A正确；B项，阴极上苯和氢离子生成环己烷，氢离子由水产生，同时还生成氧气，所以电极E产生的气体是氧气，B正确；C项，阴极上苯和氢离子生成环己烷，氢离子由水产生，即氢离子通过高分子电解质膜，所以为阳离子交换膜，C错误；D项，该实验的目的是储氢，所以阴极上发生的反应为生产目标产物，阴极上苯得电子和氢离子生成环己烷，所以电极反应式为C6H6+6H++6e-=C6H12，D正确；故选C。
13．电致变色玻璃以其优异的性能将成为市场的新宠，如图所示五层膜的玻璃电致变色系统，其工作原理是在外接电源下，通过在膜材料内部发生氧化还原反应，实现对器件的光透过率进行多级可逆性调节。(已知：WO3和Li4Fe4[Fe(CN)6]3均为无色透明，LiWO3和Fe4[Fe(CN)6]3均为蓝色)下列有关说法正确的是( )

A．当B外接电源负极时，膜由无色变为蓝色
B．当B外接电源负极时，离子储存层发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4eˉ=Li4Fe4[Fe(CN)6]3
C．当A接电源的负极时，此时Li+得到电子被还原
D．当A接电源正极时，膜的透射率降低，可以有效阻挡阳光
【答案】B
【解析】根据题意及图示信息可知，结合电解原理可知，当B外接电源负极时，离子储存层发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4eˉ＝Li4Fe4[Fe(CN)6]3，膜由蓝色变为无色，当A接电源负极时，WO3得电子被还原，发生的电极反应为：WO3+Li++e-= LiWO3，膜由无色变为蓝色。A项，当B外接电源负极时，Fe4[Fe(CN)6]3转化为Li4Fe4[Fe(CN)6]3，膜由蓝色变为无色，A项错误；B项，当B外接电源负极时，根据电解原理可知，离子储存层Fe4[Fe(CN)6]3得电子转化为Li4Fe4[Fe(CN)6]3，发生反应为：Fe4[Fe(CN)6]3+4Li++4eˉ＝Li4Fe4[Fe(CN)6]3，B项正确；C项，当A接电源的负极时，WO3得电子被还原为LiWO3，Li+只是作为电解质溶液导电，未发生氧化还原反应，C项错误；D项，当A接电源正极时，LiWO3失电子发生氧化反应得到WO3，膜由蓝色变为无色，透射率增强，不能有效阻拦阳光，D项错误；故选B。
14．多伦多大学EdwardSargent教授团队研发了一种将乙烯高效转化为环氧乙烷的电化学合成方法。反应在KCl电解液的流动池中进行，示意图如图。电解结束后，将阴阳极电解液输出混合，便可生成环氧乙烷。下列说法正确的是( )

A．泡沫镍电极连接电源负极
B．铂箔电极附近溶液pH下降
C．该过程的总反应为CH2=CH2+HOCl→+HCl
D．当电路中通过1mol电子时，铂箔电极上会产生11.2L气体(标准状况)
【答案】D
【解析】据图可知泡沫镍电极上Cl-失电子被氧化生成Cl2，所以泡沫镍电极为阳极，则铂箔电极为阴极，电解质溶液为KCl溶液，所以阴极上水电离出的氢离子放电生成氢气。A项，根据分析可知泡沫镍电极为阳极，应连接电源正极，故A错误；B项，铂箔电极为阴极，水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生大量氢氧根，所以铂箔电极附近溶液pH升高，故B错误；C项，铂箔电极的产物为H2和KOH，所以阳极区生成的HCl又会反应生成KCl，初始反应物没有HOCl，该物质是阳极产物氯气和水反应生成的，据图可知HOCl中氯元素最终又生成了氯离子，所以该反应的实际反应物只有乙烯和水，最终的生成物为环氧乙烷和氢气，总反应为，故C错误；D项，铂箔电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，转移1mol电子生成0.5mol氢气，标况下体积为11.2L，故D正确；故选D。
15．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)
D．每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g
【答案】D
【解析】由图可知，b电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H＋，a电极为阴极，电解时阴极上水得电子生成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)通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，B(OH)、H＋发生反应生成H3BO3；a、b电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理论上每生成1 mol产品，b极生成1 mol H＋、a极生成0.5 mol H2。
16．某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。下列说法正确的是(　　)

A．a为直流电源的负极，与之相连的电极为阴极
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．“酸性水”具有强氧化性，能够杀菌
D．阴极反应式为H2O＋2e－===H2↑＋O2－
【答案】C
【解析】由“碱性水”可推知b为直流电源的负极，a为直流电源的正极，A项错误；右侧生成OH－，K＋穿过离子交换膜移到右侧，即该离子交换膜为阳离子交换膜，B项错误；阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，Cl2＋H2O===HCl＋HClO，故“酸性水”中含HClO，具有强氧化性，能杀菌，C项正确；水溶液中不可能存在O2－，D项错误。
17．电渗析法淡化海水装置示意图如下，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
【答案】B
【解析】图中分析可知，电极1为电解池阳极，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2H＋＋2e－===H2↑，实线对应的半透膜是阳离子交换膜，虚线对应阴离子交换膜，错误；B项，结合阴阳离子移向可知，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：2H＋＋2e－===H2↑，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。

1．(2022•山东卷)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )

A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-
D．若甲室Co2+减少，乙室Co2+增加，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C项，电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；D项若甲室Co2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室Co2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。
2．“三室法”制备烧碱和硫酸示意图如下，下列说法正确的是( )

A．电极A为阳极，发生氧化反应
B．离子交换膜A为阴离子交换膜
C．稀硫酸从c处进，浓溶液从b处出，浓Na 2SO4溶液从e处进
D．Na+和SO42-迁移的数量和等于导线上通过电子的数量
【答案】C
【解析】根据题意和装置图，利用“三室法”制备烧碱和硫酸，则两个电极一边产生硫酸，一边产生烧碱，e处加入的应为硫酸钠溶液，钠离子与硫酸根离子通过离子交换膜A、B向两极移动，根据B电极上生成氧气，即电解质溶液中的氧元素，由-2价变为0价，化合价升高失电子，发生氧化反应，则电极B为阳极，硫酸根离子通过离子交换膜B向电极B移动，阳极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则c处加入的为稀硫酸，d处流出的为浓硫酸；电极A为阴极，Na+透过离子交换膜A向电极A移动，a加入的为稀氢氧化钠溶液，b流出的为浓氢氧化钠溶液，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑。A项，根据分析，电极A为阴极，发生还原反应，故A错误；B项，Na+透过离子交换膜A向电极A移动，则离子交换膜A为阳离子交换膜，故B错误；C项，稀硫酸从c处进，浓NaOH溶液从b处出，浓Na2SO4溶液从e处进，故C正确；D项，一个电子带一个单位的负电荷，Na+带一个单位的正电荷，硫酸根离子带两个单位的负电荷，Na+迁移的数量等于导线上通过电子的数量，导线上通过电子的数量等于硫酸根离子迁移数量的两倍，故D错误；故选C。
3． H2O2和O3都是较强的氧化剂，可用于环境消杀。以下电化学装置可协同产生H2O2和O3，产生H2O2和O3的物质的量之比为5：1，下列说法错误的是( )

A．Y电极电势低于X电极
B．膜为质子交换膜
C．生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2
D．X极处可能还存在其他副反应
【答案】A
【解析】Y极O元素从2价升至0价，是阳极，电极反应式：2H2O-4e-=O2+4H+，3H2O-6e-=O3+6H+，X极是阴极，电极反应式为：O2+2e-+2H+=H2O2；A项， Y是阳极，X极是阴极，Y电极电势比X电极高，A错误；B项，H+由Y极向X极移动，则膜为质子交换膜，B正确；C项，X极是阴极，生成双氧水的电极反应式为O2+2e-+2H+=H2O2，C正确；D项，Y极还可能发生的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+，则H2O2和O3的物质的量之比为3：1，故应有其他副反应生成H2O2，才会有5:1，D正确；故选A。
4．电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是( )

A．阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
B．右侧的离子交换膜为阳离子交换膜
C．阴极区a%>b%
D．阴极产生的气体是氧气
【答案】A
【解析】A项，由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成FeO42-，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，A正确；B项，阳极反应消耗阴离子氢氧根离子，向右侧阳极移动，故右侧交换膜为能使阴离子通过的阴离子交换膜，B错误；C项，阴极区水被电解产生H2和OH-，故产出的NaOH浓度变大，a高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，溶液丙为NaOH溶液。A项，左室中氯元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极室，故m为电源的正极，n为电源的负极，右室发生还原反应，水放电生成氢气与氢氧根离子，离子交换膜为阳离子交换膜，故A错误；B项，Cl-转化为ClO2发生氧化反应，应是失去电子，故B错误；C项， 右室是水放电生成氢气与氢氧根离子，右室pH升高，左室中的钠离子通过离子交换膜进入右室，e口排出NaOH溶液，故C正确；D项，标准状况下，b口每收集到2.24 L(01mol)气体乙，电路中转移电子0.2NA，故选C。
6．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是( )

A．a电极的电极反应为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
C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2++2e-=Cu
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320g NaOH
【答案】D
【解析】浓差电池放电时，两个电极区的浓度差会逐渐减小，当两个电极区硫酸铜溶液的浓 度完全相等时，放电停止，电池放电过程中，Cu(1)电极上发生使Cu2+浓度降低的还原反应， 作正极，Cu(2)电极上发生使Cu2+浓度升高的氧化反应，作负极，则在右池的电解池中，a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生还原反应生成H2，b为电解池的阳极，H2O中的OH-失去电子发生氧化反应生成O2。电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度同时由2.5mol·L-1降低到1.5mol·L-1，负极区硫酸铜溶液同时由 0.5 mol·L-1升到1.5 mol·L-1， 正极反应可还原Cu2+的物质的量为2L ×(2.5-1.5) mol·L-1=2mol，电路中转移4mol 电子，电解 池的阴极生成4mol OH-，即阴极区可得4mol氢氧化钠，其质量为160g。A项，a为电解池的阴极，H2O中的H+得到电子发生还原反应生成H2，电极反应为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-，A项正确；B项，因溶液为电中性，a电极附近产生了阴离子，必须让阳离子发生移动，c为阳离子交换膜，b电极附近阴离子减少，必须让阴离子发生移动，d为阴离子交换膜，B项正确；C项，Cu(1)作正极，得到电子，电极反应为Cu2++2e-=Cu，C项正确；D项，电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液浓度同时由2.5mol·L-1降到1.5mol·L-1，负极区硫酸铜溶液同时由0.5 mol·L-1升到1.5 mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2L ×(2.5-1.5) mol·L-1=2mol，电路中转移4mol 电子，电解池的阴极生成4mol OH-，即阴极区可得4mol氢氧化钠，其质量为160g，D选项错误；故选D。
7．一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法不正确的是( )

A．甲为正极，丙为阴极
B．丁极的电极反应式为MnO42――e－===MnO4－
C．KOH溶液的质量分数：c%>a%>b%
D．标准状况下，甲电极上每消耗22.4L气体时，理论上有4molK+移入阴极区
【答案】C
【解析】A项，通入氧气的电极为电池的正极，与电源正极相连的一极为电解池阳极，所以丙是阴极，故A正确；B项，丁是电解池阳极，MnO42―失电子被氧化为MnO4－，电极反应式是MnO42――e－===MnO4－，故B正确；C项，丙电极上的反应是2H2O+2e−=2OH−+H2↑ ，电极甲的电极反应式是O2+2H2O+4e−=4OH−，乙电极的电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，根据溶液流动方向，c%＞b%＞a%，故C错误，D项，标准状况下，甲电极上每消耗22.4L氧气时，转移4mol电子，所以理论上有4molK+移入阴极区，故D正确。
8．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。

(1)图中a极要连接电源的________(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是________。
(2)SO放电的电极反应式为_____________________________________。
(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：____________________。
【答案】(1)负　硫酸 (2)SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
(3)H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强
【解析】根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a应接电源负极，b应接电源正极，其电极反应式，阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋；阴极：2H＋＋2e－===H2↑；所以从C口流出的是H2SO4。在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。
9．H3PO2可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳离子交换膜和阴离子交换膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

(1)写出阳极反应式____________________________
(2)A、B、C分别是________离子交换膜、________离子交换膜、________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。
(3)阳极室中溶液pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　(2)阳　阴　阳 (3)变小
【解析】(1)氢氧根离子在阳极放电，有氧气生成，阳极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)氢氧根离子在阳极放电，有氧气生成，原料室中的次磷酸根离子通过阴离子交换膜进入产品室，阳极室生成的氢离子通过阳离子交换膜进入产品室，二者在产品室结合生成次磷酸( H3PO2)，因此B为阴离子交换膜，A为阳离子交换膜，阴极区内氢离子放电，有氢气生成，原料室中的钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，生成氢氧化钠。(3)根据2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极室中溶液的酸性增强，pH变小。
10．某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。

(1)当电路中转移a mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少________mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)________(填“＞”“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2 L氯气(标准状况)参与反应，则必有_mol________(填离子符号)由交换膜________侧通过交换膜向________侧迁移。交换膜右侧溶液中 c(HCl)________________ (填“＞”“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
【答案】(1)2a　＞　(2)1　Cl－　右　左　＝
【解析】(1)正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，转移a mol电子，必有a mol Cl－沉淀，隔膜只允许氢离子通过，为了维持电荷平衡，交换膜左侧溶液中必有a mol H＋向交换膜右侧迁移，故交换膜左侧共减少2a mol离子(a mol Cl－＋a mol H＋)。交换膜右侧溶液中氯化氢浓度增大。(2)n(Cl2)＝0.5 mol，n(Cl－)＝1 mol。正极的电极反应式为Cl2＋2e－===2Cl－，n(e－)＝1 mol，负极的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，交换膜右侧溶液中增加了1 mol负电荷(或增加了1 mol Cl－)，左侧减少了1 mol负电荷(或减少了1 mol Cl－)。如果质子交换膜换成阴离子交换膜，只允许阴离子(Cl－)通过交换膜，不允许H＋通过，为了维持电荷平衡，必有1 mol Cl－从交换膜右侧溶液中通过交换膜向左侧迁移，氯离子迁移之后，两侧溶液中盐酸浓度保持不变。