离子交换膜应用专练

第=page11页，共=sectionpages11页第=page22页，共=sectionpages22页离子交换膜应用专练一、单选题（本大题共23小题）氮氧化物具有不同程度的毒性，利用构成电池方法既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，发生反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O，装置如图所示。下列关于该电池的说法正确的是(

)

A.为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜

B.电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极

C.电极A极反应式为2NH3−6e−=N2+6海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示；下列描述错误的是（）A.淡化海水的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法

B.以NaCl为原料可以生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸等化工产品

C.步骤Ⅱ中鼓入热空气吹出溴,是因为溴蒸气的密度比空气的密度小

D.用SO2水溶液吸收Br离子交换法净化水过程如图所示。下列说法错误的是(

)水中的NO3−、SO42−、Cl−通过阴离子树脂后被除去

B.经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变

下图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K＋通过，该电池充放电的化学方程式为2K2S2＋KI3⇌放电充电K2S4＋3KI；装置(Ⅱ)为电解池的示意图，当闭合开关K时，X附近溶液先变红。则下列说法正确的是()A.闭合K时,K+从左到右通过离子交换膜

B.闭合K时,电极A的反应式为3I−−2e−=I 3−

C.闭合K时,X的电极反应式为2Cl−−2我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置（如下图），实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为2CO2=2CO+O2A.图中N型半导体为正极,P型半导体为负极

B.图中离子交换膜为阳离子交换膜

C.反应完毕,该装置中电解质溶液的碱性增强

D.人体呼出的气体参与X电极的反应：C锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过．下列有关叙述不正确的是（）A.Zn电极上发生氧化反应

B.电子的流向为Zn→电流表→Cu

C.SO42−由乙池通过离子交换膜向甲池移动

D.某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（酸性）中的有机物可用C6H10O5表示[交换膜分别是只允许阴（阳）离子通过的阴（阳）离子交换膜]，下列有关说法中不正确的是电池工作时,电子由a极经导线流向b极

B.交换膜a是阴离子交换膜

C.电极b的反应式：2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6电渗析法是指在外加电场作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程．如图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为石墨电极．

下列有关描述错误的是（）A.阳离子交换膜是A,不是B

B.通电后阳极区的电极反应式：2Cl−−2e−=Cl2↑

双极膜（BP）是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，作为H+和OH-离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是（）

​A.阴极室发生的反应为2H++2e−=H2↑

B.M为阳离子交换膜,N为阴离子交换膜

C.若去掉双极膜(BP),阳极室会有Cl2生成一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，其中离子交换膜I、II分别是氯离子交换膜和钠离子交换膜中的一种，图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示。下列有关说法正确的是（

）a电极为该电池的负极,离子交换膜I是钠离子交换膜

B.a电极附近溶液的氯离子浓度增大,b电极附近溶液的pH减小

C.a电极的电极反应式为C6H10O5−24e−海水的一种淡化方法是使海水（含钠离子、镁离子、氯离子、硫酸根等）依次通过两种离子交换树脂A、B（如图所示），而得到淡化．已知氢型离子交换树脂（HR）可对阳离子进行交换，而羟型离子交换树脂（ROH）可对阴离子进行交换，试分析下列叙述中不正确的是（）A.HR与镁离子的反应可表示为：2HR+Mg2+=MgR2+2H+

B.ROH与氯离子的反应可表示为：ROH+Cl−=RCl+OH−

C.A为氢型离子交换树脂(HR)四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（）A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜

B.通电后Ⅲ室中的Cl−透过c迁移至阳极区

C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高

D.电池总反应为4NaCl+6某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取O2、H2、H2SO4和KOH。下列说法错误的是（）

X极与电源的正极相连,氢气从C口导出

B.离子交换膜只允许一类离子通过,则M为阴离子交换膜

C.通电后,阴极附近溶液pH会减小

D.若在标准状况下,制得11.2L氢气,则生成硫酸的质量是49g

观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是（）A.装置①中阴极上析出浅黄绿色气体

B.装置②的待镀铁制品应与电源阳极相连

C.装置③闭合电键后,电流由b极流向a极

D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是（）A.装置中出口①处的物质是氯气,出口②处的物质是氢气

B.该离子交换膜只能让阳离子通过,不能让阴离子通过

C.装置中发生反应的离子方程式为2Cl−+2H下列说法正确的是A.化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生改变

B.蛋白质溶液中加入HgCl2溶液产生沉淀,加水后沉淀溶解

C.室温时,0.1mol·L−1醋酸溶液加水不断稀释,溶液的导电性增强

微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2O72-离子浓度与去除率的关系。下列说法正确的是（

）

A.M为电源负极,有机物被还原

B.电池工作时,N极附近溶液pH减小

C.处理1

mol

Cr2O72−时有6mol

H+从交换膜左侧向右侧迁移

离子交换法淡化海水的实验装置如图所示，下列说法正确的是（）

A.通过HR树脂后,溶液中的离子数目和溶液的导电能力不变

B.HR树脂与ZOH树脂的位置可交换

C.通过HR树脂时,溶液中有离子反应H++OH−=H2中国企业华为宣布：利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为LixC6+Li1−xA.该电池若用隔膜可选用阴离子交换膜

B.石墨烯电池的优点是提高电池的储锂容量进而降低能量密度

C.放电时,LiCoO2极发生的电极反应为：Li1−xCo液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点．一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液．下列关于该电池的叙述不正确的是（）a极的反应式：N2H4+4OH−−4e−=N2↑+4H2O

B.放电时,电子从a极经过负载流向关于下列各实验装置的叙述中，不正确的是A.图①可用于实验室制取少量NH3或O2

B.可用从a处加水的方法检验图②装置的气密性

C.实验室可用图③的方法收集H2或NH3

D.利用图④装置制硫酸和氢氧化钠,下列是与电化学相关的示意图，有关叙述正确的是A.装置①是电解Na2SO1∶2,则离子交换膜c、d均为阴离子交换膜,产物丙为硫酸溶液

B.装置②为NH3的燃料电池,a极的电极反应式为2NH3+6OH−−6e−=N2+6H2O

C.装置③是待镀铁制品上镀铜的实验装置,电镀过程中电极按下图装置实验，M、N为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时，N极上有金属析出（阴离子交换膜只允许阴离子通过）。下列说法不正确的是

A.N作正极

B.负极的电极反应式：M‾2e−=M2+

C.该装置能将化学能转化为电能

D.当电路中通过二、填空题（本大题共3小题，共3.0分）KMnO4是一种常见的强氧化剂，主要用于化工、防腐、制药工业等。以某种软锰矿(主要成分MnO2，还含有Fe2O3、Al2O3、SiO2等)生产高锰酸钾，并脱除燃煤尾气中的SO2，其工艺流程如图所示(反应条件已经省略)。

已知：Ksp[Mn(OH)2]＝6.3×10－13，Ksp[Al(OH)3]＝1×10－32，Ksp[Fe(OH)3]＝4×10－38。回答下列问题：(1)浸出渣A的成分是_____________(填化学式)。(2)工艺流程中，为了提高步骤①的浸出率。除提高硫酸浓度、粉碎软锰矿外，还可以___________________(任填两种合理的措施)。(3)沉淀B的成分除MnCO3以外还有_____________(填化学式)，为使沉淀B沉淀完全，步骤②应将溶液的pH最小调节为____________(已知：离子浓度＜1×10－5mol·L－1)。(4)滤液C中加入KMnO4时发生反应的离子方程式是__________________________。(5)步骤④中反应的氧化剂和还原剂物质的量之比是__________________。(6)电解制备KMnO4的装置如图所示。电解时，a极的电极反应式为________________，为制得较纯的KMnO4，电解液中最好选择________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。

目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。（1）电解前，如果粗盐中SO42−含量较高，必须添加试剂除去SO4（2）写出电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式_____________，电解过程中与电源负极相连的电极附近溶液的pH_____（选填“不变”“升高”“降低”）。

（3）现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示电解槽，用氯碱工业中的离子交换膜技术原理，可通过电解饱和Na2SO4溶液的方法生产NaOH溶液和H2SO4溶液。则电极c为__极（填“正”、“负”、“阴”、“阳”），b为_______离子交换膜（填“阴”、“阳”）。

（4）已知NaCl在60℃的溶解度为37.1g，现电解60℃精制饱和食盐水1371g。经分析，电解后溶液密度为1.152g⋅cm−3，其中含有20gNaCl，则电解后NaOH的物质的量浓度为___工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有离子交换膜(阳离子交换膜只允许阳离子通过、阴离子交换膜只允许阴离子通过)，其工作原理如图所示。

(1)图中a、b两处分别加入的物质是________、________；离子交换膜为______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。

(2)该电解槽的阳极反应式是________________________________________________________________________。

(3)通电开始后，____(填“阴”或“阳”)极附近溶液pH会增大，请简述原因_________________________________________________________________。除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口______(填“A”或“B”)导出。三、简答题（本大题共2小题）某工业废水中除含有Na2SO4外，还含有少量、Fe3＋、Cu2＋，利用该废水分离各种金属元素并制备硫酸、氢氧化钠等重要工业原料的工艺流程如下：已知：Ⅰ．部分金属离子开始沉淀和沉淀完全时的pH如下表所示：

Fe3＋Cr3＋Cu2＋开始沉淀1.93.74.4沉淀完全3.25.06.4Ⅱ．常温下，Ka1（H2S）＝1.3×10－7，Ka2（H2S）＝7.1×10－15；Ksp（CuS）＝8.5x10－45。回答下列问题：（1）工业废水处理时，“浓缩”的作用是________。（2）“还原”时，；发生反应的离子方程式为________。（3）调节pH1的范围为________；得到滤渣Ⅱ和滤渣Ⅲ的顺序能否颠倒，并说明原因：________________。（4）若沉铜结束后，溶液中c（H＋）＝1mol·L－1，c（H2S）＝10－5mol·L－1，请通过计算证明铜离子是否沉淀完全[即c（Cu2＋）＜1×10－5mol·L－1]：________________。（5）利用如图装置电解除杂后的溶液。①A膜为________（填“阴离子交换膜”“阳离子交换膜”或“质子交换膜”）。②阴极的电极反应式为________。某经济开发区为提高资源利用率，减少环境污染，将园区的钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成了一个产业链（如图所示）：

（1）用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2＋、Mg2＋、SO42−杂质。除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的________（填化学式），至沉淀不再产生后，再加入过量的________（2）22Ti位于元素周期表中的位置为________周期________族。写出钛冶炼厂“氯化”反应的化学方程式：________。（3）由TiCl4→Ti反应后得到的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于________℃即可。物质TiCl4TiMgMgCl2熔点／℃－25.01667648.8714沸点／℃136.4328710901412（4）某种镁—过氧化氢电池以海水为电解质溶液，可用于驱动无人驾驶的潜航器，其工作原理如图所示：

正极的电极反应式为________，隔膜应选择________（填“阳”或“阴”）离子膜。（5）上述流程中可循环利用的物质有________。假设联合生产中各原料利用率为100％，若得到6mol甲醇，则只需再补充标准状况下的H2________L。

福建省2020届高三化学综合实验专辑物质分离和提纯离子交换膜的应用答案和解析1.【答案】A【解析】【分析】

本题主要考查原电池的工作原理的知识，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

【解答】

在反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，所以在形成的电池中，电极A为负极，电极B为正极，NH3在负极发生氧化反应，NO​2在正极发生还原反应。

A.原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与碱发生反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故A正确；

B.B为正极，A为负极，电子由负极经过负载流向正极，所以电子从左侧的正极经过负载后流向右侧负极，故B错误；

C.电解质溶液呈碱性，则负极电极方程式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，故C错误；

D.当有

4.48L

NO2(标准状况)即0.2mol

被处理时，转移电子为0.2mol×(4-0)=0.8mol，题中未指明标准状况，故D错误。

​故选A。

2.【答案】C

【解析】解：A．目前淡化海水的方法有多种，如：蒸留法、电渗透法、离子交换法、水合物法、溶剂萃取法和冰冻法，故A正确；

B．电解饱和食盐水生产烧碱、氯气、氢气，其中氯气和氢气可以生产盐酸，电解熔融氯化钠生产金属钠和氯气，向氨化的饱和食盐水中通入氨气生成碳酸氢钠晶体，分解得到纯碱碳酸钠，故B正确；

C．步骤Ⅱ中鼓入热空气吹出溴，是因为溴蒸气易挥发，故C错误；

D．二氧化硫和溴单质反应生成的硫酸和溴化氢都是强酸完全电离，反应的离子方程式为：Br2+SO2+2H2O=4H++SO42-+2Br-，故D正确；

故选：C。

海水淡化得到氯化钠，电极氯化钠溶液或熔融状态氯化钠会生成氯气，氯气通入母液中发生反应得到低浓度的溴单质溶液，通入热空气吹出后用二氧化硫水溶液吸收得到韩HBr和的溶液，通入适量氯气氧化得到溴单质，富集溴元素，蒸馏得到工业溴，

A．根据淡化海水的方法分析，根据目前淡化海水的方法有：蒸馏法、结晶法、淡化膜法、多级闪急蒸馏法等，其中最常用的是蒸馏法；

B．电解饱和食盐水生产烧碱、氯气、氢气、盐酸，电解熔融氯化钠生产金属钠和氯气，向氨化的饱和食盐水中通入氨气生成碳酸氢钠晶体，分解得到碳酸钠；

C．溴单质是易挥发的非金属单质；

D．二氧化硫具有还原性和溴单质发生氧化还原反应生成溴化氢和硫酸．

本题考查海水资源的理解原理，涉及海水的淡化、海水提溴、氧化还原反应等知识，侧重于考查学生综合运用化学知识的能力，题目难度不大，注意把握氧化性、还原性的比较方法．

3.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查物质分离提纯，侧重考查分析判断能力及思维缜密性，明确通过交换树脂后离子种类变化是解本题关键，注意：溶液导电性与离子浓度及电荷有关，与溶质溶解性强弱及电解质强弱无关，题目难度不大。

【解答】

A．阴离子交换树脂吸收阴离子，所以经过阴离子交换树脂后，溶液中的NO3-、SO42-、Cl-被树脂吸收而除去，故A正确；

B．经过阳离子交换树脂后，溶液中阳离子所带总电荷不变，但是水中部分阳离子由带2个单位正电荷变为带1个单位正电荷，导致阳离子总数增加，故B错误；

C．溶液导电性与离子浓度及所带电荷数成正比，通过净化处理后溶液中阴阳离子被除去导致溶液中离子浓度减小，溶液导电性降低，故C正确；

D．通过阳离子交换膜后得到的溶液中含有氢离子，经过阴离子交换膜后生成水，说明经过阴离子交换膜时发生中和反应，所以阴离子树脂填充段存在反应H++OH-=H2O，故D正确。

故选B。

4.【答案】A

【解析】【分析】

本题考查了原电池及电解池工作原理，能准确判断各电极的名称及电极反应是解本题的关键。

【解答】

当闭合开关K时，X附近溶液先变红，即X附近有氢氧根生成，所以在X极上得电子析出氢气，X极是阴极，Y极是阳极，与阴极连接的是原电池的负极，所以A极是负极，B极是正极。

A.闭合K时，A是负极，B是正极，原电池工作时，阳离子向正极移动，应从左到右通过离子交换膜，故A正确；

B.闭合K时，A为原电池的负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为2K2S2-2e-=K2S4+2K+，故B错误；

C.闭合K时，X为电解池的阴极，发生反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故C错误；

D.闭合K时，当有0.1molK+通过离子交换膜，即有0.1mol电子产生，根据2H2O+2e-=H2↑+2OH-关系式知，生成的氢气的物质的量为0.05mol，体积为1.12L（标况下），故D错误。

故选A。

5.【答案】D

【解析】【分析】

本题主要考查了原电池的工作原理以及电极反应和电池反应方程式，题目难度一般。

【解答】

A.图中N型半导体为负极，P型半导体为正极，故A错误；

B.图中离子交换膜允许氢氧根离子通过，为阴离子交换膜，故B错误；

C.阴极反应生成的OH-在阳极完全反应,总反应为2CO2=2CO+O2，所以反应前后溶液的pH并不变化，故C错误；

D.人体呼出的气体参与X电极的反应：为CO2+H2O+2e-=CO+2OH-，故D正确。

故选D。

6.【答案】C

【解析】解：A．该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn发生氧化反应，为负极，故A正确；

B．锌为负极，铜为正极，电子的流向为Zn→电流表→Cu，故B正确；

C．阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故SO42-不能由乙池通过离子交换膜向甲池移动，故C错误；

D．甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu2++2e-=Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故D正确；

故选：C。

由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，以此解答该题．

本题考查原电池工作原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意把握原电池的工作原理，题目比较基础，注意阳离子交换膜不允许阳离子通过，D选项利用电荷守恒分析．

7.【答案】D

【解析】【分析】本题考查化学电源新型电池，题目难度中等，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，且原电池和电解池原理是高考高频点，要熟练掌握。【解答】A.由图中信息知，电池工作时硝酸根离子得到电子转化为N2，故b极是正极，a极是负极，电子由负极流向正极，A项正确；B.中间室中的金属离子与酸根离子通过交换膜进入左右两室内，由于阴离子要向负极移动，故膜a是阴离子交换膜，B项正确；C.b电极上NO3－得到电子转化为N2，C项正确；D.根据电子得失守恒可计算出两者体积比为5:2，D项错误。故选D。

8.【答案】A

【解析】【分析】

本题考查学生电解池的工作原理以及电极反应式的书写知识，注意知识的归纳和梳理是关键，难度中等．

【解答】

A、阴离子交换膜只允许阴离子自由通过，阳离子交换膜只允许阳离子自由通过，隔膜B和阴极相连，阴极是阳离子放电，所以隔膜B是阳离子交换膜，故A错误；

B、阳极上发生氯离子失去电子的氧化反应，即2Cl--2e-=Cl2↑，故B正确；

C、电解池的阴极材料可以被保护，阴极使用铁丝网代替石墨碳棒，可以减少石墨的损耗，故C正确；

D、阴极区域发生氢离子得电子的还原反应，电极上产生无色气体氢气，氢氧根离子浓度增加，溶液中出现少量氢氧化镁白色沉淀，故D正确．

故选A．

9.【答案】D

【解析】解：

​A．电解池阴极处，发生的反应是物质得到电子被还原，发生还原反应，水解离成H+和OH-，则在阴极处发生的反应为：2H++2e-=H2↑，故A正确；

B．电解时，溶液中的阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，因此M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，故B正确；

C．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Cl-向阳极移动，若去掉双极膜（BP），则Cl-会在阳极失去电子，生成Cl2，在阳极室会有Cl2生成，故C正确；

D．由于有双极膜（BP）的存在，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，因此阴极反应为2H++2e-=H2↑，阳极反应为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，当电路中通过1mol电子时，阴极得到0.5molH2，阳极得到0.25molO2，两极一共得到气体为0.5mol+0.25mol=0.75mol，故D错误。

故选：D。

本题考查电解原理，注意审题，不再是电解饱和食盐水的反应，由于双极膜（BP）是阴、阳复合膜的存在，使电解反应变成了电解水，是易错点。本题难度不大，是基础题。

10.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查化学电源新型电池，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，且原电池和电解池原理是高考高频点，要熟练掌握。

【解答】

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C6H10O5-24e-+7H2O=6CO2↑+24H+，

A.该原电池中，电极a是负极，有机物失电子发生氧化反应：C6H10O5-24e-+7H2O=6CO2↑+24H+，阳离子浓度增大，所以离子交换膜1是氯离子交换膜，故A错误；

B.电极a是负极，氯离子透过离子交换膜1进入负极区，a电极附近溶液的氯离子浓度增大；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B错误；

C.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C6H10O5-24e-+7H2O=6CO2↑+24H+，故C正确；

D.放电时，电解质溶液中阳离子Na+移向正极右室，阴离子Cl-移向负极室左室，故D错误。

故选C。

11.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查离子交换树脂的原理，做题时注意离子交换树脂工作的原理，注意相关基础知识的积累，题目难度不大。

【解答】

​使海水（含钠离子、镁离子、氯离子、硫酸根等）依次通过两种离子交换树脂，若使海水先通过ROH树脂，溶液中会有较多的OH-，这样使海水中的Mg2+转化为Mg（OH）2沉淀，造成堵塞而使海水淡化失败．所以A为氢型离子交换树脂（HR），B为羟型离子交换树脂（ROH），以此解答。

A.阳离子交换树脂是阳离子与氢离子的交换，发生2HR+Mg2+=MgR2+2H+，故A正确；

B.阴离子交换树脂是阴离子与氢氧根离子的交换，发生ROH+Cl-=RCl+OH-，故B正确；

C.A为氢型离子交换树脂（HR），可除去含钠离子、镁离子，B为羟型离子交换树脂（ROH），可除去氯离子、硫酸根等，以达到淡化海水的目的，故C正确；

D.若使海水先通过ROH树脂，溶液中会有较多的OH-，这样使海水中的Mg2+转化为Mg（OH）2沉淀，造成堵塞而使海水淡化失败．所以A为氢型离子交换树脂（HR），B为羟型离子交换树脂（ROH），故D错误。

故选D。

12.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查电解原理，电解原理是解本题关键，再结合电极反应式分析解答。

【解答】

图中左边电极与负极相连为阴极，阴极为水电离出氢离子放电生成氢气和氢氧化钠，右边电极为阳极，阳极为水电离出的氢氧根放电生成氧气和盐酸，阴离子向阳极移动，即向右移动，阳离子向阴极移动，即向左移动；钠离子透过a流向I，氯离子透过b，氢离子透过c流向III室，二者在III室形成盐酸，

A.b、c分别依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜，故A错误；

B.通电后Ⅲ阳极区的氢离子透过c迁移至III室，故B错误；

C.Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的酸性增强pH均降低，故C错误；

D.电池总反应为4NaCl+6H2O4NaOH+4HCl+2H2↑+O2↑，故D正确。

​故选D。

13.【答案】C

【解析】【分析】

本题主要考查了电解池的工作原理，根据题意找出阴阳极是解题关键，难度一般。

【解答】

根据图示可以看出X极应该得到H2SO4和氧气，硫酸根离子通过M阴离子交换膜进入X极，所以X极的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，应为阳极，Y极生成KOH，为阴极，氢离子放电，

A.根据以上分析，X极与电源的正极相连，氢气从C口导出，故A正确；

B.根据以上分析，离子交换膜只允许一类离子通过，则M为阴离子交换膜，故B正确；

C.通电后，阴极氢离子放电，溶液pH会增大，故C错误；

D.若在标准状况下，制得11.2L氢气，阴极消耗的n（H+）=阳极消耗的n（OH-）=11.2L22.4L/mol×2=1mol，生成硫酸的物质的量为0.5mol，则其质量是49g，故D正确。

故选C。

14.【答案】【解析】本题考查原电池和电解池原理。A．装置①中阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上铜离子放电生成铜，所以阴极上析出红色固体，故A错误；B．装置②的待镀铁制品应与电源负极相连，故B错误；C．装置③中，a电极是负极，b电极是正极，负极上氢气失电子，正极上氧气得电子，所以电子从a极沿导线流向b极，电流由b极流向a极，故C正确；D．离子交换膜只允许离子通过，水分子是分子，不能通过，故D错误。故选C。

15.【答案】C

【解析】【分析】

本题考查了电解原理的分析应用，电极判断，电极反应分析，掌握电解原理是解题关键，题目难度中等。

【解答】A.出口①是电解池的阳极，溶液中的氯离子失电子生成氯气，出口②是电解池的阴极，溶液中的氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，故A正确；

B.依据装置图可知，离子交换膜是阳离子交换膜，只允许阳离子通过，故B正确；

C.装置是电解饱和食盐水，电解过程是氯化钠和水反应生成氢氧化钠和氢气、氯气，反应的离子方程式为：2Cl-+2H2O通电Cl2↑+H2↑+2OH-；故C错误；

D.装置是电解池，将电能转化为化学能的装置，故D正确；

故选C。

16.【答案】A

【解析】【分析】本题考查了化学平衡、弱电解质的电离、蛋白质的变性、电解原理的应用，难度一般。【解答】A.化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生改变，温度改变，化学平衡常数发生改变，故A正确；B.蛋白质溶液中加入HgCl2溶液产生沉淀，使蛋白质变性，不可逆，故B错误；C.室温时，0.1mol·L－1醋酸溶液加水不断稀释，离子浓度减小，溶液的导电性减弱，故C错误；D.用离子交换膜电解槽电解饱和食盐水制氯气和烧碱，为使氢氧化钠在阴极生成，该“膜”只能让阳离子透过，故D错误。故选A。

17.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查原电池知识，侧重学生的分析能力的考查，答题时注意把握题给信息，难度中等。

【解答】

A.由图可知，该电池中有机物在微生物作用下发生氧化反应生成二氧化碳，M电极为负极；氧气和Cr2O72-被还原，N电极为正极，所以M为电源负极，有机物被氧化，故A错误；

B.由图中信息可知，电池工作时，N极上氧气得到电子转化为水，氢离子浓度减小，故N极附近溶液pH增大，故B错误；

C.处理1

mol

Cr2O72-时需要6mol电子，但是同时也会有定量的氧气得到电子，故从交换摸左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6mol，故C错误；

D.由图可知，Cr2O72-离子浓度较大时，其去除率几乎为0，因为其有强氧化性和毒性，可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活，故D正确。

故选D。

18.【答案】D

【解析】【分析】

本题主要考查离子交换法淡化海水，侧重考查学生分析和解决化学问题的能力，掌握离子交换法为解题关键，题目难度不大。

【解答】

A.通过HR树脂后，Na＋、Mg2＋等交换为H＋，如Mg2＋＋2HR＝2H＋＋MgR2，溶液中的离子数目会增多，故A错误；

B.两种树脂的位置不能交换，若先通过ZOH树脂，会产生Mg(OH)2等沉淀堵塞树脂，故B错误；

C.通过ZOH树脂时，溶液中会生成OH－，发生反应H＋＋OH－＝H2O，故C错误；

D.工作一段时间后，HR转化为NaR和MgR2等，ZOH转化为ZCl及Z2SO4等，从而失去交换能力，需分别用强酸和强碱进行再生处理，故D正确。

故选D。

19.【答案】C

【解析】【分析】本题是对电化学的原理知识的综合考察，是高考常考知识点，难度一般。关键是掌握电化学的基础原理，侧重知识的综合能力考察。【解答】A.由电池反应，则需要锂离子由负极移向正极，所以该电池不可选用阴离子交换膜，故A错误；B.石墨烯超强电池，该材料具有极佳的电化学储能特性，从而提高能量密度，故B错误；C.放电时，LiCoO2极发生得电子的还原反应，电极反应式为：Li1-xCoO2+xLi++xe-＝LiCoO2，故C正确；D.根据图像可得，放电时锂离子从石墨烯中脱出而有利于回收，故D错误。故选C。

20.【答案】D

【解析】解：A．通入燃料的电极为负极，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，故A正确；

B．放电时，电流从正极b经过负载流向a极，电子从a极经过负载流向b极，故B正确；

C．该原电池中，正极上生成氢氧根离子，所以离子交换膜要选取阴离子交换膜，故C正确；

D．该电池的总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O，转移8mol电子，需要1mol氧气，那么转移3mol电子，需要氧气标况下的体积为：38×22.4L=8.4L，故D错误，故选D．

该燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应为：N2H4+O2=N2↑+2H2O，结合离子的移动方向、电流的方向分析解答．

本题考查了燃料电池，明确正负极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液的酸碱性书写，注意电流的方向和电子的流向相反，难度不大．

21.【答案】【解析】【分析】本题较为综合，涉及多个方面的知识，有对新教材《实验化学》的强调，实验装置的熟悉度，电解池装置中离子交换膜的知识点，题目难度中等，注意把握离子交换膜的判断。【解答】A.①装置用于固体和液体常温反应生成气体的装置，实验室制备少量氨气可用浓氨水和生石灰，制备少量氧气和用过氧化氢和二氧化锰来制备，都可以用该装置，故A正确；

B.②从a处加水，如左边液面不发生变化，可证明气密性良好，故B正确；

C.③氢气和氨气的密度都小于空气，可用向下排空气法收集，故C正确；

D.④电解硫酸钠溶液，阴离子向阳极移动，在阳极上生成氧气和硫酸，b应为阴离子交换膜，阳离子向阴极移动，在阴极上生成氢气和氢氧化钠，c应为阳离子交换膜，故D错误。

故选D。

22.【答案】B

【解析】【分析】本题考查原电池电解池的原理、电极方程式书写等知识，属于高频考点，难度一般。【解答】A.装置①是电解Na2SO4溶液联合生产硫酸和烧碱示意图，若气体甲，乙的体积比约为1∶2，则甲中生成的气体为氧气，甲为阳极，硫酸钠溶液中的SO42-通过阴离子交换膜向阳极移动，乙为阴极，Na+通过阳离子交换膜向阴极移动，故A错误；B.装置②是以NH3为燃料的电池装置，通空气的极为正极，则a极为负极，发生氧化反应，电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2↑+6H2O，故B正确；C.电镀铜时电解质溶液为CuSO4，电解过程中Cu2+不变，故C错误；D.Zn比Fe活泼，Zn被氧化，Fe被保护，溶液中没有Fe2+，则加入K3[Fe(CN)6]溶液后，Fe电极附近不会产生蓝色沉淀，故D错误。答案为B。

23.【答案】D

【解析】【分析】本题是对原电池的知识的考察，是中学化学的重要知识点，难度一般。关键是掌握原电池的工作原理，侧重知识的能力考察。【解答】依据当K闭合时，N极上有金属析出可得，N极上发生还原反应，所以N极是正极，M极是负极。据此答题。

A.N作正极，故A正确；

B.负极的电极反应式：M‾

2e-

=M2+，故B正确；

C.该装置是原电池，能将化学能转化为电能，故C正确；

D.当电路中通过1mol电子时，依据电子守恒，通过阴离子交换膜的SO42-

为0.5mol，故D错误。​故选D。

24.【答案】（1）SiO2

（2）提高反应温度、搅拌等

（3）Fe（OH）3、Al（OH）3；5

（4）3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+

（5）1:3

（6）MnO42--e-=MnO4-；阳

【解析】【分析】

本题考查了物质的制备，题目难度中等，涉及化学方程式的书写、氧化还原反应、电解池原理等，明确流程涉及的原理解本题关键，试题侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能力，注意相关基础知识的学习与积累。

【解答】

向软锰矿（主要成分MnO2，还有Fe2O3、Al2O3、SiO2等）通入含有SO2的尾气，同时加入稀硫酸：MnO2+SO2=Mn2++SO42-、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，SiO2不溶，过滤，滤渣A为SiO2，滤液中含有的金属离子为：Mn2+、Fe3+、Al3+，加入MnCO3调节溶液的pH，促进Fe3+、Al3+水解以沉淀形式除去，沉淀B为Fe（OH）3和Al（OH）3，滤液C就主要含有Mn2+，加入KMnO4时发生价态归中反应：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+，过滤得到MnO2，与KClO3和KOH熔融反应：3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O，得到K2MnO4，加水得到溶液，电解K2MnO4溶液得到产品KMnO4。

（1）软锰矿中SiO2不溶于酸，过滤，滤渣A为SiO2；

故答案为：SiO2；

（2）工艺流程中，为了提高步骤①的浸出率，除提高硫酸浓度、粉碎软锰矿外，还可以提高反应温度、搅拌等；

故答案为：提高反应温度、搅拌等；

（3）经过分析可知沉淀B为Fe（OH）3和Al（OH）3；溶度积常数小的首先生成沉淀，所以Fe（OH）3先生成沉淀，根据Ksp[Al(OH)3]=1×10−32可知，当Al（OH）3沉淀完全时[c(Al3+)＜1×10-5]推知c(OH-)＞1×10-9，即c(H+)＜1×10-5，即溶液的pH最小为5；

故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3；5；

（4）滤液C主要含有Mn2+，加入KMnO4时发生价态归中反应，方程式为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；

故答案为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；

（5）通过流程可知步骤4中反应为MnO2与KClO3和KOH熔融生成K2MnO4的反应，方程式为：3MnO2+KClO3+6KOH=3K2MnO4+KCl+3H2O，氧化剂为KClO3，还原剂为MnO2，则氧化剂和还原剂物质的量之比是：1:3；

故答案为：1:3；

（6）电解法制备KMnO4时，a为阳极、b为阴极，阳极a的反应式为MnO42−−e−        MnO4−，阴极b的反应式为2H2O+2e−        H2↑+2OH−，阳极附近生成KMnO4，导致钾离子有剩余，钾离子通过交换膜进入右侧能保证制得较纯净的KMnO4，则交换膜为阳离子交换膜。

故答案为：MnO42--e-=MnO4-；阳。

25.【答案】（1）Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓、CO32ˉ+Ba2+=BaCO3↓、2H++CO32ˉ=H2【解析】【分析】

本题考查了物质的分离和提纯、离子方程式的书写、电解池的工作原理、电极反应方程式的书写以及电化学的计算等知识点，综合性强，难度一般。

【解答】

（1）除去SO42－需要氯化钡溶液，而过量的氯化钡又需要碳酸钠溶液，最后加入盐酸除去过量的碳酸钠，因此有关反应的方程式是Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓、CO32ˉ+Ba2+=BaCO3↓、2H++CO32ˉ=H2O+CO2↑，

故答案为：Ba2++SO42ˉ=BaSO4↓、CO32ˉ+Ba2+=BaCO3↓、2H++CO32ˉ=H2O+CO2↑

（2）惰性电极调节食盐水时，阳极是氯离子放电生成氯气。阴极是氢离子放电生成氢气，同时破坏阴极周围水的电离平衡，因此氢氧化钠在阴极生成，所以反应的离子方程式为2Clˉ+2H2O=电解H2↑+2OHˉ+Cl2↑，电解过程中与电源负极相连的电极即阴极附近溶液的pH升高，

故答案为：2Clˉ+2H2O=电解H2↑+2OHˉ+Cl2↑；升高；

（3）d极一端生成氧气，发生氧化反应，所以d极为电解池的阳极，c极为电解池的阴极，阳极室生成硫酸，b为阴离子交换膜，

故答案为：阴；阴；

（4）电解前氯化钠的氯化钠的质量是1371g×37.1137.1=371g，而电解后氯化钠是20g，所以电解的氯化钠是351g，物质的量是351g58.5g/mol=6mol。因此根据反应的方程式可知，生成氢氧化钠是6mol，氢气和氯气都是3mol，所以反应后的溶液质量是1371g－2g/mol×3mol－71g/mol×3mol＝1152g，则溶液的体积是1152g÷1.152g/ml＝1000ml，所以氢氧化钠的浓度是6mol÷1L＝6mol/L，

故答案为：6。

26.【答案】（1（2）4OH--4e-=2H2O+O2↑（3）H+放电，促进水的电离，OH-浓度增大（4）B

【解析】【分析】本题考查电解池的工作原理以及电极方程式书写，解题的关键是电解原理的理解，难点是电极方程式的书写，有利于提高学生的逻辑推理能力和应试能力。（1）电解过程中，相当于电解水，阳极氢氧根离子放电，阴极氢离子放电，在B处的到纯的氢氧化钾溶液，据此分析；（2）用阳离子交换膜电解法除去工业品氢氧化钾溶液中的杂质含氧酸根，相当于电解水，阳极氢氧根离子放电；（3））电解时阴极区H+放电，H+浓度减小，使水的电离平衡向右移动促进水的电离，OH-浓度增大；（4）在阴极和阳极之间有阳离子交换膜，只允许阳离子K+和H+通过，这样就在阴极区聚集大量的K+和OH-，从而产生纯的氢氧化钾溶液，所以除去杂质后的氢氧化钾溶液从溶