高考化学复习跟踪检测三十三化学能与电能5含离子交换膜电池的应用过热点doc.docx

1、高考化学复习跟踪检测三十三化学能与电能5含离子交换膜电池的应用过热点doc2020高考化学复习跟踪检测（三十三）化学能与电能（5）含离子交换膜电池的应用（过热点） 跟踪检测（三十三）化学能与电能（5）含离子交换膜电池的应用（过热点） 1如图为阳离子交换膜法电解精制的饱和食盐水原理示意图。 其中阳离子交换膜仅允许Na通过。 下列说法错误的是 A从A口加入精制的浓食盐水 B从E口放出的气体是H2 CD口导出的是含少量氯化钠的NaOH溶液 DB口NaOH的浓度小于D口 解析选C 根据Na的运动方向可知，Na向阴极移动，左边为阳极区，右边为阴极区。 阳极上发生2Cl2eCl2，阴极上发生2H2eH2，

2、电解时，阳极生成氯气，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，阴极生成OH，则产品烧碱溶液从阴极区导出。 根据分析，应在阳极补充NaCl，从A口加入精制的浓食盐水，故A正确；右边为阴极区，阴极上发生2H2eH2，故B正确；阴极生成OH，则产品烧碱溶液从阴极区导出，D口导出的是浓NaOH溶液，其中没有氯化钠，B口导入的是稀氢氧化钠溶液，不是纯水，故C错误，D正确。 2.LiOH是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。 工业上利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。 下列说法中正确的是 AB极区电解液为LiOH溶液 B电极每产生22.4 L气体，电路中转移2 mo

3、l e C电解过程中Li移入B电极区、OH移入A电极区 D电解池中总反应方程式为2HClH2Cl2 解析选A 电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。 A项，由图可知，右侧生成氢气，则B中H放电，B为阴极，在B中制备LiOH，B极区电解液为LiOH溶液，正确；B项，A中为LiCl溶液，Cl放电生成Cl2，则阳极反应式为2Cl2eCl2，电极每产生标准状况下22.4 L气体，电路中转移2 mol e，错误；C项，Li向阴极移动，即由A透过阳离子交换膜向B移动，OH向阳极移动，但是OH不能透过阳离子交换膜，错误；D项，电解池的阳极上是Cl失电子，阴极上是H得电子，电解的总反应

4、方程式为2H2O2LiClH2Cl22LiOH，错误。 3LiOH是制取锂和锂的化合物的原料，用电解法制备LiOH的工作原理如图所示。 下列叙述不正确的是 Ab极附近溶液的pH减小 Ba极发生的反应为2H2O4eO24H C该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品 D当电路中通过1 mol电子时，可得到1 mol LiOH 解析选A 根据装置图中Li、SO的流动方向可判断，石墨a是阳极，石墨b是阴极。 A项，b极为阴极，b极电极反应为2H2O2eH22OH，cOH增大，溶液的pH增大，错误；B项，a极为阳极，阳极电极反应为2H2O4eO24H，正确；C项，电解过程中，SO通过阴离子交换膜进入阳

5、极室，与H结合得到H2SO4，阴极产生H2，正确；D项，根据b极电极反应2H2O2eH22OH，当电路中通过1 mol电子时，阴极室生成1 mol OH，1 mol Li通过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室中得到1 mol LiOH，正确。 4随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。 特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂LiCoO2电池，其工作原理如图，A 极材料是金属锂和碳的复合材料碳作为金属锂的载体，电解质为一种能传导Li的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为LixC6Li1xCoO2C6LiCoO2。 下列说法不正确的是 A据题意分析可知该隔膜只允许Li通过，放电

6、时 Li从左边流向右边 B充电时，A为阴极，发生还原反应 C放电时，B为正极，电极反应式为 Li1xCoO2xLixeLiCoO2 D废旧钴酸锂LiCoO2电池进行“放电处理”让Li进入石墨中而有利于回收 解析选D 根据电池反应式知，放电时，负极反应式为LixC6xeC6xLi，正极反应式为Li1xCoO2xLixeLiCoO2，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极。 据题意分析可知该隔膜只允许Li通过，放电时Li从左边流向右边，A项正确；充电时，B电极是阳极，A是阴极，发生还原反应，B项正确；放电时，B电极是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为L

7、i1x CoO2xLixeLiCoO2，C项正确；根据电池反应式知，充电时锂离子进入石墨中，D项错误。 5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，下列说法不正确的是 A图中a极要连接电源的负极 BC口流出的物质是硫酸 CSO放电的电极反应式为 SO2eH2OSO2H DB口附近的碱性减弱 解析选D 根据Na、SO的移向判断阴、阳极。 Na移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为 阳极SO2eH2OSO2H 阴极2H2O2eH22OH 所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区

8、，由于H放电，破坏水的电离平衡，cH减小，cOH增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。 6.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。 采用离子交换膜控制电解液中OH的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2CuH2OCu2OH2。 下列说法正确的是 A钛电极发生氧化反应 B阳极附近溶液的pH逐渐增大 C离子交换膜应采用阳离子交换膜 D阳极反应为2Cu2OH2eCu2OH2O 解析选D 钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu2OH2eCu2OH2O，OH由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换

9、膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。 7用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。 下列有关说法错误的是 A阳极反应式为4OH4e2H2OO2 B通电后阴极区溶液pH会增大 CK通过交换膜从阴极区移向阳极区 D纯净的KOH溶液从b口导出 解析选C A项，阳极OH放电，正确；B项，阴极电极反应式为2H2eH2，故cOH增大，pH增大，正确；C项，电解时阳离子移向阴极，错误；D项，阳极区的K透过阳离子交换膜移向阴极区，与阴极区的OH结合成KOH，正确。 8NaBH4燃料电池具有电压高、能量密

10、度大等优点。 以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。 下列说法不正确的是 A离子交换膜应为阳离子交换膜，Na由左极室向右极室迁移 B该燃料电池的负极反应式为 BH8OH8eBO6H2O C电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO4溶液 D每消耗2.24 L O2标准状况时，A电极的质量减轻12.8 g 解析选D 通入O2发生反应O24e2H2O4OH，通入O2的一极为正极。 Na通过交换膜进入右边得到浓NaOH溶液，故离子交换膜允许Na通过，是阳离子交换膜，选项A正确；根据图示，负极BH转化为 BO，反应式为BH8OH8eBO6H2O，选项B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以选择

11、CuSO4溶液，选项C正确；A极连接原电池的正极，作阳极，每消耗2.24 L O2标准状况时，转移电子 0.4 mol，但阳极上A极为粗铜，不只有Cu参与放电，还有比Cu 活泼的金属放电，故减少质量不一定为 12.8 g，选项D不正确。 9.如图所示为酸性介质中，金属铜与氢叠氮酸HN3 构成的原电池，总反应方程式为 2Cu2ClHN33H2CuClsN2NH。 下列叙述错误的是 A离子交换膜为阳离子交换膜 B若将盐酸换成NaCl，电池的运行效率将会下降 C负极的电极反应式为CueCu D当外电路中流过0.1 mol电子时，交换膜左侧离子减少0.2 mol 解析选C 根据总反应方程式，Cu元素的

12、化合价由0价升至1价，Cu发生氧化反应，Cu为负极，石墨为正极，负极电极反应式为CueClCuCls，正极电极反应式为HN32e3HNHN2。 根据电极反应式和平衡电荷，离子交换膜将负极室的H迁移到正极室，离子交换膜为阳离子交换膜，A项正确，C项错误；若将盐酸换成NaCl，NaCl溶液呈中性，则正极HN3还原成NH3，电池的运行效率会下降，B项正确；当电路中流过0.1 mol电子时，左侧电极反应式为CueClCuCls，该电极反应消耗0.1 mol Cl，为了平衡电荷，有0.1 mol H迁移到右侧，交换膜左侧离子减少0.2 mol，D项正确。 10.2019潍坊模拟海水中含有大量Na、Cl及

13、少量Ca2、Mg2、SO，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。 下列说法正确的是 Ab膜是阳离子交换膜 BA极室产生气泡并伴有少量沉淀生成 C淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHApHBpHC DB极室产生的气体可使湿润的KI淀粉试纸变蓝 解析选A 因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，选项A正确；A极室Cl在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工作完成后，A室Cl失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H得电子产生氢气，OH浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHApHCpHB，选项C错误；B极室H得电子产生氢气，不能使湿润的KI淀粉试纸

14、变蓝，选项D错误。 11.用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质如硫酸钾、碳酸钾等的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A电极N为阳极，电极M上H发生还原反应 B电极M的电极反应式为4OH4e2H2OO2 Cd处流进粗KOH溶液，e处流出纯KOH溶液 Db处每产生11.2 L气体，必有1 mol K穿过阳离子交换膜 解析选B 根据图示，K移向电极N，所以N是阴极，M极是阳极，OH发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH4e2H2OO2，故A错误、B正确；c处流进粗KOH溶液，f处流出纯KOH溶液，故C错误；N极是阴极，H发生还原反应生成氢气，非标准状况下11.2 L氢气的物质

15、的量不一定是0.5 mol，故D错误。 122019青岛质检如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。 放电前，被膜隔开的电解质为Na2S2和NaBr3，放电后分别变为Na2S4和NaBr。 下列叙述正确的是 A放电时，负极反应为3NaBr2eNaBr32Na B充电时，阳极反应为2Na2S22eNa2S42Na C放电时，Na经过离子交换膜由b池移向a池 D用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H2时，b池生成17.40 g Na2S4 解析选C 放电时，负极上Na2S2被氧化生成Na2S4，电极反应式为2Na2S22eNa2S42Na，A错误；充电时，阳极上NaBr失电子被氧化生成NaBr3

16、，电极反应式为3NaBr2eNaBr32Na，B错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na经过离子交换膜，由b池移向a池，C正确；题目未指明2.24 L H2是否处于标准状况下，无法计算b池中生成Na2S4的质量，D错误。 13电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如图所示。 下列说法中不正确的是 A阴极产生的物质A是H2 B溶液中Na由阳极室向阴极室迁移 C阳极OH放电，H浓度增大，CO转化为HCO D物质B是NaCl，其作用是增强溶液导电性 解析选D 阴极上发生还原反应，电极反应式为2H2O2e2OHH2，则阴极上产生的物质A是H2，A正确；电解池中阳离子向阴极移动，则N

17、a由阳极室向阴极室迁移，B正确；由图可知，阳极上产生O2，则阳极反应式为2H2O4e4HO2，溶液中cH增大，CO转化为HCO，C正确；由图可知，阴极区得到NaOH溶液，为不引入杂质，物质B应为NaOH，其作用是增强溶液的导电性，D错误。 14离子交换膜在物质制备和环境治理中有重要的作用。 1某同学模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。 该电解槽的阳极反应式为_。 此时通过阴离子交换膜的离子数_ 填“大于”“小于”或“等于”通过阳离子交换膜的离子数。 制得的氢氧化钾溶液从出口_填“A”“B”“C”或“D”导出。 2在环境治理中，可以用如图

18、所示装置吸收SO2的同时，用阴极排出的溶液吸收NO2电极均为惰性电极。 a极为_填“阴”或“阳”极，b极的电极反应式为_，结合电极反应式简述该装置能吸收SO2的原理_。 3用电解法处理含氮氧化物NOx废气，可回收硝酸，装置如图所示 若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验，写出NO2发生反应的电极反应式_。 若有标准状况下2.24 L NO被吸收，通过阳离子交换膜的H为_mol。 解析1电解时，阳极失去电子发生氧化反应，溶液中OH的放电能力大于SO的放电能力，所以阳极上OH失去电子生成水和氧气4OH4e2H2OO2；阳极OH放电，因此SO向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相

19、同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数。 氢氧化钾在阴极生成，所以在D口导出。 2因阳极发生氧化反应，则阳极上发生的是二氧化硫被氧化为SO的反应，所以a为阳极，阳极上发生的电极反应式为SO22e2H2O4HSO，b为阴极，在阴极上，HSO得电子生成S2O，电极反应式为2HSO2e2HS2O2H2O。 3根据图知，电解时，左室电极上产生H2，则左边电极为水电离出的H放电，左室为阴极室，右室为阳极室。 该装置可以回收硝酸，阳极上通入的是NOx，则阳极上NOx失电子生成硝酸；NO2放电的电极反应为NO2eH2ONO2H。 标准状况下2.24 L NO为0.1 mol NO，N

20、O放电的阳极反应式为NO3e2H2ONO4H，有0.4 mol H、0.1 mol NO生成，根据溶液呈电中性原则，应有0.3 mol H通过阳离子交换膜进入阴极室。 答案14OH4e2H2OO2 小于 D 2阳 2HSO2e2HS2O2H2O SO2在a极发生氧化反应，电极反应式SO22e2H2O4HSO，H通过阳离子交换膜进入b极室 3NO2eH2ONO2H 0.3 15亚氯酸钠NaClO2是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。 它在碱性环境中稳定存在。 某同学查阅资料后设计生产NaClO2的主要流程如图。 1中发生反应的还原剂是_填化学式。 2中反应的离子方程式是_。 3中

21、离子隔膜电解池的装置如图。 A的化学式是_，A在_口产生。 m为_填“阴”或“阳”离子交换膜。 结合化学用语和文字说明解释NaOH产生的原因_ _。 4目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。 图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。 则阳极产生ClO2的电极反应式为_。 电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112 mL标准状况时，停止电解。 通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_mol。 解析1由图得到中将亚硫酸钠转化为硫酸钠，S的化合价由4升高为6，所以还原剂为Na2SO3。 2中进入的ClO2转化为NaClO2，化合价降低，所以是H2O2中的O化合价升高生成O2，方程

22、式为2ClO2H2O22OH2ClOO22H2O。 3中离子隔膜电解池，中间加入硫酸钠溶液，其中阴离子SO向阳极移动，所以m是阳离子交换膜。 阳极发生的反应为2H2O4eO24H，氢离子浓度增加，结合穿过m的SO得到硫酸，即x为氧气，e为硫酸，加入的g为稀硫酸主要是为了使溶液导电。 对应的n为阳离子交换膜，以保证钠离子能向阴极移动，阴极反应为2H2O2eH22OH，生成的OH结合Na得到氢氧化钠，所以y为氢气，z为氢氧化钠溶液，加入的f为稀氢氧化钠主要为了使溶液导电。 4阳极Cl失去电子发生氧化反应生成ClO2，电极反应是Cl5e2H2OClO24H。 水电离产生的H在阴极上放电产生氢气，转移电子的物质的量n2nH220.112 L22.4 Lmol10.01 mol，溶液中阳离子全是1价离子，根据电荷守恒，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01 mol。 答案1Na2SO3 22ClO2H2O22OH2ClOO22H2O 3H2SO4 e 阴 阴极反应为2H2O2eH22OH，反应室中的Na透过阳离子交换膜进入阴极室，和阴极区产生的OH生成NaOH 4Cl5e2H2OClO24H 0.01