微专题含膜电池-2024高考化学一轮考点击破

微专题5含膜电池突破核心整合离子交换膜的类型和作用高考经典再研典例[2022全国甲，10,6分]一种水性电解液Zn−MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中,Zn2+以A.Ⅱ区的K+B.Ⅰ区的SO4C.MnO2电极反应:MnOD.电池总反应:Zn+4[解析]根据题图可知，放电时Zn为负极，电极反应为Zn−2e−+4OH−情境素材Zn−MnO考查角度离子移动方向、电极反应素养立意宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知变式.乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OHA.在上述电化学合成过程中用Cl2代替BrB.如果用Cl2代替Br2，乙二醛生成乙醛酸的化学方程式为C.阴极的电极反应式为HOOC—COOH+2D.双极膜中间层中的H+[解析]题给装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为阴极，石墨电极为阳极，阳极上Br−被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，而Cl2与Br2化学性质相似，故A、B正确；电解过程中阴极发生还原反应，乙二酸转化成乙醛酸，电极反应式为HOOC—COOH+2e−解题思路“隔膜”电解池的解题步骤第一步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，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，从而推断出离子迁移方向。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。模拟对点演习1.[2022辽宁名校联盟3月联考]有机物电极材料具有来源丰富、可降解等优点，一种负极材料为固态聚酰亚胺—水系二次电池的结构如图所示。下列说法正确的是(D)A.充电时有机物电极发生了氧化反应B.充电时每转移2mole−C.放电时负极电极反应为：−2e−D.将M+由Li+换成[解析]由题干可知，有机物电极为负极，充电时负极为电解池阴极，发生还原反应，A错误；充电时，右侧电极为阳极，发生氧化反应，3I−−2e−I3−，则充电时每转移2mole−，右室减少2mol阴离子，同时有2.[2022安徽皖南八校联考]光电池在光照条件下可产生电压，如图所示装置可实现光能的充分利用。双极膜复合层间的H2O能解离为H+和OH−，且双极膜能实现H+A.该装置工作时涉及光能转化为电能、电能转化为化学能B.光照过程中阳极区溶液中的n(OHC.再生池中的反应为2VD.阳极生成1molO2[解析]在光照条件下光电池将光能转化为电能，电解池中电能又转化为化学能，故A正确；光照过程中，阳极反应消耗氢氧根离子，双极膜可将水解离为氢离子和氢氧根离子，水解离生成的氢氧根离子移向阳极，阳极区溶液中的n(OH−)基本不变，故B正确；再生池中的反应为2V2++2H+催化剂2V3++H2↑，故C正确；阳极生成3.氢能源电池是目前研究的热点之一，一种可实现氢气循环利用的新型电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是(D)A.该装置化学能与电能之间的能量转化效率可达100%B.充电时，M极接电源的负极C.放电过程中Na+D.放电时，N极电极反应式为H2[解析]由题图可知，放电时M极生成H2，H+转化为H2，发生还原反应，M极作正极，N极为负极，H2失去电子生成H+，H+和OH−反应生成H2O；充电时，N极上H2O得电子生成H2和OH−，发生还原反应，N极作阴极，连接电源负极，M极为阳极，H2失去电子生成H+。化学能在转化为电能时还可能转化为热能等，因此该装置化学能与电能之间的能量转化效率小于100%，A项错误；充电时，4.[2021山东烟台模拟]一种高性能水系铁—氢气二次电池工作原理如图所示，下列说法中正确的是(D)A.放电时，碳网电极为负极B.离子交换膜为阳离子交换膜，充电时，K+C.放电时，负极区pH变大D.充电时，电池总反应为2[Fe[解析]由题图可知，放电时，Pt/C电极失电子作负极，发生氧化反应，碳网电极为正极，发生还原反应，A项错误；充电时，碳网电极作阳极，发生氧化反应，Pt/C电极作阴极，发生还原反应，离子交换膜为阳离子交换膜，充电时，K+通过离子交换膜从阳极室移向阴极室，即从右极室移向左极室，B项错误；放电时，负极发生反应：H2−2e−+2OH−5.[2021山东高三模拟]某电动汽车的锂离子电池的正极材料为层状的LiFePO4，负极材料为LixC6，电解液为LiClO4的丙烯碳酸酯溶液，在充、放电过程中，LiA.充电时，电极a与电源正极连接，电极b与电源负极连接B.电池充电时，阳极的电极反应式为LiFePO4C.电池工作时，负极材料的质量减少1.4g，转移0.4D.充电时，阴极发生氧化反应，电极反应为xLi[解析]正极材料为层状的LiFePO4，负极材料为LixC6，则充电时，电极a与电源正极连接，电极b与电源负极连接，故A正确；电池充电时，电极a是阳极，阳极发生氧化反应，其电极反应式为LiFePO4−xe−Li1−xFePO4+x6.碘酸钾常用作食盐加碘剂以防止缺碘疾病，也是常用的基准物质和氧化剂。工业上碘酸钾可用如图所示装置进行制备。下列说法错误的是(A)A.其阳极反应式是I−B.该工业过程中KOH是循环利用的物质C.制得21.4gKIO3D.该工业过程使用阳离子交换膜[解析]题图装置中B极为阳极，电解质溶液显碱性，电极反应式为I−+6OH−−6e−IO3−+3H2O，故A错误；该装置A极（阴极）上水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生OH−，右侧钾离子通过离子交换膜进入阴极，阴极产物为H2和KOH，阳极电解液需要KOH，所以该工业过程中KOH是循环利用的物质，故B正确；21.4gKIO3的物质的量为7.[2021山西大同一模]某海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图所示（两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过）。下列有关说法错误的是(C)离子Na+K+Ca2+Mg2+Cl−SO4HCO3含量(mg/L9360832001100160001200118A.甲室的电极反应式为2ClB.乙室和丁室中部分离子的浓度增大，淡水的出口为bC.当戊室收集到22.4L（标准状况）气体时，通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为2D.淡化过程中易在戊室形成水垢[解析]甲室中的电极为阳极，Cl−放电生成Cl2，甲室的电极反应式为2Cl−−2e−Cl2↑，A正确；甲室Cl−放电，阳离子从甲室进入乙室，戊室的电极反应式为2H2O+2e−H2↑+2OH−，阴离子从戊室进入丁室，丙室的阳离子进入丁室，阴离子进入乙室，因此乙室和丁室中部分离子的浓度增大，丙室中得到淡水，其出口为b，B正确；戊室收集到8.[2021江西临川一模]在2019年第十届国际二次电池展中，一种以Fe[Fe(A.充电时，阴极反应式