離子隔膜在電化學(xué)中的應(yīng)用1．（2022全國乙卷）常溫下，一元酸的。在某體系中，與離子不能穿過隔膜，未電離的可自由穿過該膜(如圖所示)。設(shè)溶液中，當(dāng)達(dá)到平衡時，下列敘述正確的是A．溶液Ⅰ中B．溶液Ⅱ中的HA的電離度為C．溶液Ⅰ和Ⅱ中的不相等D．溶液Ⅰ和Ⅱ中的之比為2．（2021廣東）鈷()的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A．工作時，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：3．（2015全國新課標(biāo)Ⅰ卷）微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是A．正極反應(yīng)中有CO2生成B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O4．（2020浙江）在氯堿工業(yè)中，離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖如下，下列說法不正確的是A．電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣B．離子交換膜為陽離子交換膜C．飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出D．OH遷移的數(shù)量等于導(dǎo)線上通過電子的數(shù)量5．（2016全國新課標(biāo)Ⅰ卷）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是A．通電后中間隔室的SO42離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O–4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成6．雙極膜應(yīng)用于各種裝置中，發(fā)揮著巨大作用。如圖所示裝置是將捕捉的二氧化碳轉(zhuǎn)化為而礦化封存，減少空氣中的碳排放。下列說法正確的是A．向堿室中加入固體，有利于的礦化封存B．兩個雙極膜中間層的均向左移動C．極為陽極，電極反應(yīng)式為D．在堿室形成7．我國科學(xué)家研究出一種新型水系Zn?C2H2電池(裝置如圖甲所示)，既能實(shí)現(xiàn)乙炔加氫又能發(fā)電；同時開發(fā)新型催化劑，實(shí)現(xiàn)CO2電催化加氫制備C3H6(裝置如圖乙所示)。下列說法錯誤的是A．甲、乙兩裝置相互連接時，a口應(yīng)接c口B．離子交換膜M與N不能選擇相同的交換膜C．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式為C2H2+2e?+2H2O=C2H4+2OH?D．甲、乙兩裝置相互連接時，理論上每消耗1molCO2，b極質(zhì)量增大48g8．一種利用電化學(xué)法生產(chǎn)高純金的方法涉及粗金(含有Ag、Cu等雜質(zhì))的溶解，獲得含[AuCl4]?的溶液。該過程不涉及金單質(zhì)析出，所用電解質(zhì)溶液均為A溶液。下列說法不正確的是A．陽極發(fā)生的發(fā)應(yīng)為B．粗金溶解，可用過濾的方法從陽極區(qū)獲取C．隔膜E為陽離子交換膜D．每生成1mol，陰極區(qū)產(chǎn)生體積為33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)9．科學(xué)家研制出一種高性能水系酸堿雙液鋅－溴二次電池，其總反應(yīng)為：，中間的雙極性膜(BPM)能隔開酸堿雙液且能允許通過，如圖所示。下列說法正確的是A．放電時，向鋅極電極遷移B．放電時，負(fù)極區(qū)的pH減小C．充電時，鋅與外接電源正極相連，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D．充電時，石墨電極發(fā)生反應(yīng)：10．研究發(fā)現(xiàn)，在酸性乙醇燃料電池中加入硝酸，可使電池持續(xù)大電流放電，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．離子交換膜X為質(zhì)子交換膜，質(zhì)子從石墨電極移向Pt電極B．Pt電極的電勢高于石墨電極C．石墨電極上發(fā)生反應(yīng)NO+4H++3e=NO+2H2OD．6molO2被還原時，有3molC2H5OH被氧化11．鈉堿脫硫液()吸收一定量氣體后，可通過如圖裝置實(shí)現(xiàn)再生，下列說法錯誤的是A．電極a應(yīng)接電源的負(fù)極B．自右向左穿過m膜，m膜應(yīng)為陽離子交換膜C．出液2的pH大于進(jìn)液的pHD．出液1可使品紅溶液褪色12．對氨基苯酚(，俗稱PAP)是一種重要的精細(xì)化工中間體，工業(yè)上常采用電解硝基苯的方法制取，其裝置原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．電源a為負(fù)極B．電極c上發(fā)生的電極反應(yīng)式為+4H++4e=+H2OC．離子交換膜最好用質(zhì)子交換膜D．當(dāng)生成1mol時，右側(cè)生成的CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為44.8L13．雙極膜是一種離子交換復(fù)合膜，在直流電場作用下能將中間層的水分子解離成和，并分別向兩極遷移。用雙極膜電解制備金屬鈷，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．電極a接電源的正極B．電解過程中溶液中的透過陰離子交換膜向左移動C．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2mol電子時，陽極產(chǎn)生22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)D．電解池工作時，陰離子交換膜與雙極膜之間的溶液的pH減小14．（2018全國新課標(biāo)Ⅰ卷）制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為_____________。電解后，__________室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5。15．（2014全國新課標(biāo)Ⅰ卷）H3PO2可以通過電解的方法制備.工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：①寫出陽極的電極反應(yīng)式；②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因；③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有_______雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是。離子隔膜在電化學(xué)中的應(yīng)用答案極解析1．B【詳解】A．常溫下溶液I的pH=7.0，則溶液I中c(H+)=c(OH)=1×107mol/L，c(H+)＜c(OH)＋c(A)，A錯誤；B．常溫下溶液II的pH=1.0，溶液中c(H+)=0.1mol/L，Ka==1.0×103，c總(HA)=c(HA)+c(A)，則=1.0×103，解得=，B正確；C．根據(jù)題意，未電離的HA可自由穿過隔膜，故溶液I和II中的c(HA)相等，C錯誤；D．常溫下溶液I的pH=7.0，溶液I中c(H+)=1×107mol/L，Ka==1.0×103，c總(HA)=c(HA)+c(A)，=1.0×103，溶液I中c總(HA)=(104+1)c(HA)，溶液II的pH=1.0，溶液II中c(H+)=0.1mol/L，Ka==1.0×103，c總(HA)=c(HA)+c(A)，=1.0×103，溶液II中c總(HA)=1.01c(HA)，未電離的HA可自由穿過隔膜，故溶液I和II中的c(HA)相等，溶液I和II中c總(HA)之比為[(104+1)c(HA)]∶[1.01c(HA)]=(104+1)∶1.01≈104，D錯誤；2．D【詳解】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O4e=O2↑+4H+，Ⅰ室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，鈷電極為陰極，鈷離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鈷，電極反應(yīng)式為Co2++2e=Co，Ⅲ室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由Ⅲ室向Ⅱ室移動，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+。A．由分析可知，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由Ⅰ室向Ⅱ室移動，使Ⅱ室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯誤；B．由分析可知，陰極生成1mol鈷，陽極有1mol水放電，則Ⅰ室溶液質(zhì)量減少18g，故B錯誤；C．若移除離子交換膜，氯離子的放電能力強(qiáng)于水，氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會發(fā)生變化，故C錯誤；D．由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+，故D正確；3．A【詳解】A．根據(jù)圖象，負(fù)極上C6H12O6失電子，正極上O2得電子和H+反應(yīng)生成水，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O6+6H2O24e=6CO2+24H+，正極的電極反應(yīng)式為O2+4e+4H+═2H2O，因此CO2在負(fù)極產(chǎn)生，故A錯誤；B．葡萄糖在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，形成原電池，有電流產(chǎn)生，所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B正確；C．通過原電池的電極反應(yīng)可知，負(fù)極區(qū)產(chǎn)生了H+，根據(jù)原電池中陽離子向正極移動，可知質(zhì)子(H+)通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C正確；D．該反應(yīng)屬于燃料電池，燃料電池的電池反應(yīng)式和燃燒反應(yīng)式相同，則電池反應(yīng)式為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O，故D正確；4．D【詳解】氯堿工業(yè)中的總反應(yīng)為2Cl+2H2O2OH+H2↑+Cl2↑；電解池中陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氯堿工業(yè)中Cl2為氧化產(chǎn)物，所以電極A為陽極，電極B為陰極，據(jù)此作答。A.根據(jù)分析可知電極A為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，故A正確；B.陽極發(fā)生的方程式為：2Cl2e═Cl2↑，陰極：2H2O+2e═H2↑+2OH；為了防止生成的氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，氫氧化鈉要從d口流出，所以要防止OH流向陽極即電極A，該離子交換膜為陽離子交換膜，故B正確；C.根據(jù)B選項的分析可知飽和NaCl從a處進(jìn)，NaOH溶液從d處出，故C正確；D.因?yàn)橛须x子交換膜的存在，OH不發(fā)生遷移，故D錯誤；5．B【詳解】A．根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，在電解池中陰離子會向正電荷較多的陽極區(qū)定向移動，因此通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移；在正極區(qū)帶負(fù)電荷的OH－失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)而放電，由于破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(H＋)>c(OH－)，所以正極區(qū)溶液酸性增強(qiáng)，溶液的pH減小，故A錯誤；B．陽極區(qū)氫氧根放電，溶液中產(chǎn)生硫酸，陰極區(qū)氫離子獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)而放電，破壞了附近的水的電離平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)，所以產(chǎn)生氫氧化鈉，因此該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品，故B正確；C．負(fù)極區(qū)氫離子得到電子，使溶液中c(H＋)增大，所以負(fù)極區(qū)溶液pH升高，故C錯誤；D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，根據(jù)整個閉合回路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等可知反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量是n(O2)=1mol÷4=0.25mol，故D錯誤。6．B【詳解】A．堿室中二氧化碳和堿反應(yīng)生成碳酸根離子，碳酸根離子通過左側(cè)陰離子交換膜進(jìn)入中間室內(nèi)，與結(jié)合形成碳酸鈣，加入固體不利于的吸收，故A錯誤；B．右側(cè)雙極膜中氫離子進(jìn)入酸室生成鹽酸，左側(cè)雙極膜中氫離子左移在電極上發(fā)生還原反應(yīng)生成，故B正確；C．左側(cè)雙極膜中氫氧根離子進(jìn)入堿室，與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子，氫離子左移在電極上發(fā)生還原反應(yīng)生成，所以為陰極，電極反應(yīng)式為，故C錯誤；D．通過左側(cè)陰離子交換膜進(jìn)入中間室內(nèi)與結(jié)合形成碳酸鈣，在中間室形成，故D錯誤；7．A【詳解】甲裝置中，Zn被氧化，所以b電極為負(fù)極，a電極為正極；乙池中d電極上H2O被氧化為O2，所以d電極為陽極，c電極為陰極。A．c為陰極，與電源負(fù)極相連，即與b口相連，A錯誤；B．裝置甲中通過氫氧根遷移來平衡電荷，離子交換膜為陰離子交換膜，裝置乙中通過氫離子遷移平衡電荷，為質(zhì)子交換膜，B正確；C．a(chǎn)電極上C2H2被還原為C2H4，根據(jù)電子守恒、元素守恒可得電極反應(yīng)為C2H2+2e?+2H2O=C2H4+2OH?，C正確；D．c電極上的反應(yīng)為3CO2+18e?+18H+=C3H6+6H2O，b電極的反應(yīng)為Zn?2e?+2OH?=ZnO+H2O，增重為O原子的質(zhì)量，消耗1molCO2轉(zhuǎn)移6mol電子，b電極上增重3molO原子的質(zhì)量，即為48g，D正確；8．D【詳解】粗金板是電解池的陽極，電極反應(yīng)式：；高純鈦板是電解池的陰極，電極反應(yīng)式：。A．由分析知電極反應(yīng)式正確，A正確；B．粗金溶解，可用過濾的方法從陽極區(qū)獲取，B正確；C．獲得含的溶液，隔膜E為陽離子交換膜，C正確；D．由電極反應(yīng)式可知產(chǎn)生體積為33.6L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時得到3摩爾電子，但失去電子的金屬可能是金、銀、銅，D錯誤；9．B【詳解】由圖可知：新型酸堿雙液鋅溴二次電池放電時，左側(cè)Zn電極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)生成ZnO，為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Zn+2OH2e=ZnO+H2O；電池右側(cè)為正極，在正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)生成Br，電極反應(yīng)式為：+2e=3Br，放電時，陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極；充電時，原電池的負(fù)極與外加電源負(fù)極相接，為電解池的陰極，正極為電解池的陽極，電極反應(yīng)與放電時相反，據(jù)此分析解答。A．原電池中左側(cè)Zn電極為負(fù)極，右側(cè)石墨電極為正極，放電時，陽離子移向正極，即K+向石墨電極遷移，故A錯誤；B．放電時，負(fù)極電極反應(yīng)式為：Zn+2OH2e=ZnO+H2O，所以負(fù)極區(qū)的pH減小，故B正確；C．據(jù)分析可知，充電時，鋅與外接電源負(fù)極相連，故C錯誤；D．充電時，原電池正極石墨電極與外加電源正極相接，為電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以石墨電極發(fā)生反應(yīng)為：3Br2e=Br3，故D錯誤；10．C【詳解】由圖可知左側(cè)電極上乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，為負(fù)極，則右側(cè)電極為正極；A．原電池中陽離子向正極運(yùn)動，則質(zhì)子從Pt電極移向石墨電極，A錯誤；B．Pt電極為負(fù)極，其電勢低于正極的石墨電極，B錯誤；C．石墨電極上硝酸根離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成一氧化氮，發(fā)生反應(yīng)NO+4H++3e=NO+2H2O，C正確；D．乙醇發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，反應(yīng)為，根據(jù)電子守恒可知，，則6molO2被還原時，有2molC2H5OH被氧化，D錯誤；11．C【詳解】由圖可知，電極a為電解池的陰極，水在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧根離子，氫氧根離子與進(jìn)液中亞硫酸氫鈉溶液反應(yīng)生成亞硫酸鈉，溶液中陰離子電荷數(shù)大于陽離子，由溶液呈電中性可知，中間區(qū)的進(jìn)液中的鈉離子通過陽離子交換膜加進(jìn)入陰極區(qū)，電極b為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間區(qū)，與再生液中的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子反應(yīng)生成亞硫酸，由于放電時陽極區(qū)消耗水導(dǎo)致硫酸溶液的濃度增大，溶液pH減小，則再生液氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合溶液、出液1為亞硫酸溶液、出液2為濃度增大的硫酸溶液。A．由分析可知，電極a為與直流電源負(fù)相連的電解池的陰極，故A正確；B．由分析可知，中間區(qū)的進(jìn)液中的鈉離子通過陽離子交換膜加進(jìn)入陰極區(qū)，則m膜應(yīng)為陽離子交換膜，故B正確；C．由分析可知，電極b為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入中間區(qū)，陽極區(qū)水的量減小導(dǎo)致硫酸溶液的濃度增大，溶液pH減小，故C錯誤；D．由分析可知，出液1為亞硫酸溶液，亞硫酸溶液中的二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液漂白褪色，故D正確；12．D【詳解】經(jīng)過裝置圖分析，電極d中，轉(zhuǎn)化為，碳元素化合價升高，失去電子，是陽極，則電極b是正極，電極a是負(fù)極。A．轉(zhuǎn)化為，碳元素化合價升高，屬于氧化反應(yīng)，則c為陰極，a為負(fù)極，A項正確；B．溶液顯酸性，c電極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為+4H++4e=+H2O，B項正確；C．電解池中左側(cè)消耗，右側(cè)產(chǎn)生，故離子交換膜選用質(zhì)子交換膜，C項正確；D．d電極的反應(yīng)式為：，當(dāng)生成1mol時轉(zhuǎn)移4mol，右側(cè)生成的在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為22.4L，D項錯誤；13．C【詳解】A．電解池中陽離子向陰極移動，則電極b是陰極，電極a是陽極，電極a接電源的正極，故A正確；B．電解池中陰離子向陽極移動，電解過程中溶液中的SO透過陰離子交換膜移向左室，故B正確；C