微专题32电化学中的交换膜(全国版)

微专题32微专题32电化学中的交换膜1．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

A．析氢反应发生在电极上B．从电极迁移到电极C．阴极发生的反应有：D．每转移电子，阳极生成气体(标准状况)【答案】C【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOxTi电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O4e—=O2↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl不能通过，故B错误；C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确；D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；答案选C。2．（2023·北京·统考高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是A．废气中排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D．装置中的总反应为【答案】C【解析】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确；C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误；D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为，故D正确；选C。1．解答步骤第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。2．离子交换膜类型的判断方法依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的方向、进而确定离子交换膜的类型。1．离子交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。2．离子交换膜在电化学中的作用(1)隔离某些物质防止发生反应。(2)用于物质的制备。(3)物质分离、提纯等。3．离子交换膜的类型离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类：①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。④双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH的离子源。4．应用原理（1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通过孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其他离子不能通过。（2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。1．（2023·浙江·统考高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是

A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗【答案】B【解析】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确；D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。2．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液ZnMnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2OD．电池总反应：Zn+4OH+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O【答案】A【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn2e+4OH=Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH，生成Zn(OH)，Ⅱ区的SO向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO向Ⅱ区移动，B正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D．电池的总反应为Zn+4OH+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正确；故答案选A。3．（2022·山东·高考真题）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，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，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D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】A．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，同时生成H+，电极反应式为CH3COO8e+2H2O=2CO2↑+7H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e=Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；B．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O2与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCoO2+2e+8H+=2Li++2Co2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO8e+2H2O=2CO2↑+7H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C．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．若甲室Co2+减少200mg，则电子转移物质的量为n(e)=；若乙室Co2+增加300mg，则转移电子的物质的量为n(e)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；故合理选项是BD。1．（2022·河北·高考真题）科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意图如图。下列说法正确的是A．电极b为阳极B．隔膜为阴离子交换膜C．生成气体M与N的物质的量之比为2：1D．反应器I中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O【答案】BD【解析】由图可知，a电极为阳极，碱性条件下[Fe(CN)6]4—离子在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6]3—离子，催化剂作用下，[Fe(CN)6]3—离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6]4—离子、氧气和水，b电极为阴极，水分子作用下DHPS在阴极得到电子发生还原反应生成DHPS—2H和氢氧根离子，催化剂作用下，DHPS—2H与水反应生成DHPS和氢气，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则M为氧气、N为氢气。A．由分析可知，b电极为电解池的阴极，故A错误；B．由分析可知，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则隔膜为阴离子交换膜，故B正确；C．由分析可知，M为氧气、N为氢气，由得失电子数目守恒可知，氧气和氢气的的物质的量之比为1：2，故C错误；D．由分析可知，反应器I中发生的反应为催化剂作用下，[Fe(CN)6]3—离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6]4—离子、氧气和水，反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O，故D正确；故选BD。2．（2023·全国·高三统考专题练习）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是

A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗【答案】B【解析】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的溶液，故C正确；D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。3．（2023·北京·高三统考专题练习）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。

下列说法不正确的是A．废气中排放到大气中会形成酸雨B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D．装置中的总反应为【答案】C【解析】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确；C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误；D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为，故D正确；选C。4．（2023·全国·高三统考专题练习）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是

A．放电时负极质量减小B．储能过程中电能转变为化学能C．放电时右侧通过质子交换膜移向左侧D．充电总反应：【答案】B【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；故答案选B。5．（2023·江西上饶·校联考二模）Li－O2电池比能最高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年科学来家研究了一种光照充电Li－O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li++e－=Li)和阳极反应Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电，下列叙述错误的是

A．放电时，电池的总反应2Li+O2=Li2O2B．充电时，Li+从锂电极穿过离子交换膜向光催化电极迁移C．放电时，每转移2mol电子，消耗标况下的O2体积为22.4LD．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关【答案】B【解析】A．由题意可知，充电时总反应为Li2O2=2Li+O2，则放电时，电池的总反应2Li+O2=Li2O2，故A正确；B．由题意可知，充电时，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，则阳离子锂离子向锂电极迁移，故B错误；C．由分析可知，放电时，光催化电极为正极，锂离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧化锂，电极反应式为O2+2Li++2e—=Li2O2，则每转移2mol电子，消耗标况下氧气的体积为2mol××22.4L/mol=22.4L，故C正确；D．由题意可知，充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；故选B。6．（2023·重庆渝中·重庆巴蜀中学校考模拟预测）电有机合成相对于传统有机合成具有显著优势，利用如图所示装置实现电催化合成呋喃二甲酸。下列说法错误的是

A．催化电极能降低电极反应的活化能B．在催化电极a放电可得到呋喃二甲酸C．阴极反应为

D．电路中每转移，阳极区与阴极区质量变化的差为【答案】D【解析】A．催化剂能降低电极反应的活化能，加快反应速率，A正确；B．由图示可知，在催化电极a放电生成1molNiO(OH)，然后发生反应6NiO(OH)+

+12H+=6Ni2++

+10H2O，则在催化电极a放电可得到呋喃二甲酸，B正确；C．阴极反应为分子中硝基被还原为氨基的过程，反应为

，C正确；D．反应时阳离子向阴极迁移，电路中每转移，会有1mol氢离子从阳极区进入阴极去，导致阳极区减小1g、阴极区增加1g，质量变化的差为2g，D错误；故选D。7．（2023·陕西西安·统考一模）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是

A．放电时，负极反应式为Zn2e+4OH=Zn(OH)B．充电时，电路中转移2mole，中性电解质NaCl的物质的量增多2molC．放电时，1molFQ转化为FQH2转移2mol电子D．充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极【答案】B【解析】高电压水系锌有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应生成Zn2+，为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2e+2H+═FQH2，负极反应式为Zn2e+4OH=Zn(OH)；充电时电解池，原电池的正负极连接电源的正负极，阴阳极的电极反应与原电池的负正极的反应式相反，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，因此充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极。A．放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为，选项A正确；B．充电时装置为电解池，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，NaCl溶液中的钠离子和氯离子分别发生定向移动，即电解质NaCl的浓度减小，选项B错误；C．充电时电解池，阳极反应为FQH22e=2FQ+2e+2H+，则1molFQH2转化为FQ时转移2mol电子，选项C正确；D．根据上述分析可知，充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极，选项D正确；故答案选B。8．（2023·辽宁沈阳·东北育才学校校考模拟预测）一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是

A．Ni电极与电源负极相连B．阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2molC．工作过程中阴极附近pH增大D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl+KOH=KCl+H2O【答案】B【解析】根据题给信息得乙烯在左室与HClO发生氧化还原反应，HClO由Cl2与H2O反应生成，而由转化生成应发生在Pt电极上，即Pt电极为阳极，连接电源正极，Ni为阴极，连接电源负极。A．根据分析知，Ni为阴极，与电源负极相连，A正确；B．阴极电极反应式为：，阴极生成标况下22.4L气体时，电路上转移的电子为2mol；阳极对应生成1molCl2，Cl2与水反应为可逆反应，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH2=CH2小于1mol，因此可制得的环氧乙烷小于1mol，B错误；C．工作过程中，阴极上水被电解生成氢气和氢氧根离子，因此阴极附近pH增大，C正确；D．电解过程中，阳极生成的Cl2与水反应时生成HCl，阴极反应生成KOH，电解液混合时会发生以下反应：HCl+KOH=KCl+H2O，D正确；故选B。9．（2023春·山东烟台·高三统考期中）据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成[，]，工作原理如图。下列说法错误的是

A．光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极B．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜C．a电极反应式为D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体(标准状况)【答案】B【解析】A．a极发生还原反应，为阴极，其连接的N型半导体为负极，b极发生氧化反应，为阳极，其连接的M型半导体为正极，A项正确；B．(CH3)4N+通过c膜，通过Na+通过e膜，c、e为阳离子交换膜，Cl－通过d膜，d为阴离子交换膜，B项错误；C．a极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e−=2(CH3)4NOH+H2↑，C项正确；D．制备182g四甲基氢氧化铵则转移2mole－，阴极产生1molH2，阳极产生0.5molO2（电极反应式为4OH－4e－=O2↑+2H2O），共产生1.5mol气体（标准状况下为33.6L），D项正确。答案选B。10．（2023春·山东烟台·高三统考期中）电催化NO合成氨技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设计的ZnNO电池装置及在不同电压下的单位时间产量如下图所示，已知：①双极膜中电离出的和在电场作用下可以向两极迁移；②法拉第效率。下列说法错误的是

A．双极膜中的移向X极B．Y极电极反应式为C．当外电路通过时，双极膜中有发生解离D．0.5V电压下连续放电10小时，外电路通过，法拉第效率为93.5%【答案】D【解析】A．双极膜中的移向负极即X极，A正确；B．Y极NO得电子变成氨气，且氢离子移向正极即Y极，电极反应式为，B正确；C．由B可知，当外电路通过时消耗1molH+，故双极膜中有发生解离得到1molH+，C正确；D．由图可知当电压为0.5V时，氨气产量为，则10h产生氨气为，由可知，当电路中通过时，理论上氨气的质量为，法拉第效率为，D错误。故选D。1．（2023·山东·统考高考真题）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是

A．甲室电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：D．扩散到乙室将对电池电动势产生影响【答案】CD【解析】A.向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室电极为负极，故A错误；B.再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；C.左侧负极是，正极是，则电池总反应为：，故C正确；D.扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。综上所述，答案为CD。2．（2023·全国·高三统考专题练习）电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是

A．Cu(1)的电势低于Cu(2)的电势B．C(1)极电极反应式为2NH36e+6OH=N2+6H2OC．工作时，左池从左侧经膜Ⅰ移向右侧，右池OH从左侧经膜Ⅱ移向右侧D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4L标准状况下的H2(忽略溶液体积变化)【答案】B【解析】以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，C(1)电极上，NH3转化为N2，N元素化合价升高，发生氧化反应，C(1)电极为阳极，则C(2)电极为阴极，Cu(1)为正极，Cu(2)为负极。A．由分析知，Cu(1)为正极，Cu(1)的电势高于Cu(2)的电势，A项错误；B．C(1)极电极上NH3失电子被氧化为N2，电极反应式为2NH36e+6OH=N2+6H2O，B项正确；C．原电池中阴离子向负极迁移，则SO向电池负极移动，故SO经过阴离子交换膜Ⅰ从右侧移向左侧；电解池在阴离子向阳极迁移，故OH经过阴离子交换膜Ⅱ由右侧移向左侧，C项错误；D．当浓差电池左右浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加xmolCu2+，则正极减少xmolCu2+，当浓差电池停止放电时有：x+2L×0.5mol/L=2L×2.5mol/Lx，解得x=2mol，则此时电路中转移电子2×2mol=4mol，右池阴极反应为：2H2O+2e=H2↑+2OH，则此时生成H2物质的量4mol×=2mol，标准状况下其体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，D项错误；答案选B。3．（2023·北京西城·北师大实验中学校考三模）光电化学装置可以将还原为有机物，实现碳资源的再生利用。图1是光电化学法实现转化的电解装置示意图。在不同电压条件下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率如图2所示。

资料：ⅰ．还原性：ⅱ．法拉第效率的定义：(生成的电子)(通过电极的电子)ⅲ．选择性的定义：(生成的)(发生反应的)以下说法不正确的是A．阳极电极反应式为：B．使用光电极可以节约电能，为阴极的转化提供C．由图2通过计算可知：电解电压为时，D．以上实验表明：通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物【答案】C【解析】由图可知，BiVO4电极为阳极，阳极电极式为，阴极CO2转化为CH2O和HCOOH，，；A．由图可知，BiVO4电极为阳极，电极反应式，A正确；B．使用BiVO4光电极进行光照电解实验，可以将光能转化为化学能可以节约电能，为阴极CO2的转化提供H+，B正确；C．由分析可知，生成等物质的量的CH2O或HCOOH等产物时转移的电子不同，由法拉第效率的定义，，选择性(S)的定义，，故由图2可知，电解电压为0.9V时，则，则，C错误；D．由图2可知，通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物，D正确；故答案为：C。4．（2023春·河北石家庄·高三校联考阶段练习）我国科学家设计了一种利用废水中的将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置(如图)，实现了发电、环保二位一体。已知：羟基自由基()的氧化性仅次于氟气。下列说法正确的是A．电子转移方向：c电极→导线→b电极B．d电极的电极反应为C．右侧装置中，c、d两电极产生气体的体积比(相同条件下)为D．若a电极上有参与反应，理论上溶液中有通过阴离子膜进入a电极区溶液【答案】C【解析】该装置是利用废水中的将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置，左侧为原电池，右侧为电解池，a电极发生还原反应，为正极，b电极发生氧化反应，为负极，则c电极为阴极，d电极为阳极。A．左侧装置是原电池，右侧装置是电解池，原电池中，a电极是正极，b电极为负极。电解池中，c电极是阴极，d电极是阳极。电子转移方向：b电极→导线→c电极，故A错误；B．根据图示可知，d电极的电极反应为，故B错误；C．c电极的电极反应为，每转移电子，c电极上产生气体。d电极的电极反应为，羟基自由基()的氧化性仅次于氟气，苯酚被羟基自由基氧化的化学方程式为，每转移电子，d电极上产生气体。c、d两电极产生气体的体积比(相同条件下)为，故C正确；D．a电极的电极反应为，若a电极上有参与反应，理论上有从a电极区溶液通过阴离子膜进入溶液，故D错误；故选C。5．（2023·陕西咸阳·统考三模）最近科学家研发了“全氢电池”，工作原理如图所示。下列说法正确的是

A．吸附层a发生的电极反应为：B．NaClO4的作用是传导离子并参与电极反应C．电解质溶液中Na+向左移动，ClO向右移动D．全氢电池的总反应为：2H2+O2=2H2O【答案】A【解析】A．电子由吸附层a流出且氢气在吸附层a上与氢氧根结合生成水，则吸附层a发生的电极反应为：，故A正确；B．的作用是离子的定向移动而形成电流，，但不参与电极反应，故B错误；C．由分析可知，吸附层a为负极、吸附层b为正极；阳离子（）向正极移动（向右移）；阴离子（）移向负极（即向左移动），故C错误；D．吸附层a上氢气失去电子与氢氧根结合生成水；吸附层b上氢离子得到电子生成氢气可知，“全氢电池”工作时，将酸与碱反应的化学能转化为电能，则其总反应为：，故D错误；答案选A。6．（2023·浙江·校联考模拟预测）直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法不正确的是

A．电池工作时，电极I电势低B．电极Ⅱ的反应式为：C．电池总反应为：D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g【答案】C【解析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：H2O22e+2OH=O2+2H2O，正极:。A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为：，B正确；C．该电池放电过程中，负极区的OH来自KOH，正极区的来自H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：，C错误；D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为0.1mol，即3.9g，D正确；故选C。7．（2023秋·福建龙岩·高三校联考期末）某温度下，应用电化学原理处理废旧塑料PET(

)制取甲酸钾装置如图。下列说法错误的是

A．转移1mol电子产生0.5molB．隔膜为阳离子交换膜C．阳极反应：D．

为PET水解产物【答案】B【解析】结合电极反应产物分析，PET(

)在碱性条件下水解生成

和HOCH2CH2OH，HOCH2CH2OH在碱性条件下失去电子生成HCOO，则石墨电极为阳极，不锈钢板为阴极，阴极氢离子得到电子生成氢气，多余的氢氧根离子经过阴离子交换膜进入左侧。A．阴极反应为2H+2e=H2↑，转移1mol电子产生0.5mol，A正确；B．阴极生成氢氧根离子，氢氧根离子经过阴离子交换膜进入左侧，隔膜为阴离子交换膜，B错误；C．结合分析，阳极反应：，C正确；D．PET(

)在碱性条件下水解生成

和H