2025化学步步高二轮专题复习专题四　选择题专攻3　电化学中的多室、多池装置

电化学中的多室、多池装置1.交换膜类型及特点交换膜类型阳膜阴膜双极膜特定的交换膜允许通过的离子及移动方向阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极)阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极)中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极)只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过通性无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极2.离子交换膜的作用如：(1)三室式电渗析法处理Na2SO4废水①阴极产生氢气；阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。②阳极产生氧气，阴离子SO4③离子交换膜的作用：平衡电荷，使产品NaOH和H2SO4分开，不反应。(2)形成浓差电池①左池为稀AgNO3溶液，左侧Ag电极为负极，右池为浓AgNO3溶液，右侧Ag电极为正极。只有两边AgNO3溶液浓度不同，才能形成浓差电池。②正、负电极均为Ag单质。随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电流表指针偏转幅度逐渐变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作，不再有电流产生，此时溶液中左、右两边硝酸银溶液的物质的量浓度相等。③离子交换膜的作用是不允许Ag+穿过，只允许NO3−通过，所以是阴离子交换膜。负极Ag失电子变成Ag+，为了平衡电荷，正极区的N(3)物质制备中的离子交换膜次磷酸钴[Co(H2PO2)2]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图：①根据产物Co(H2PO2)2确定离子移动方向；Co2+向产品室移动，A是阳离子交换膜；H2PO2②Co为阳极，阳极反应式为Co-2e-=Co2+。③石墨为阴极，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+移向阴极，C是阳离子交换膜。1.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2−+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCHA.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小B.理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有4molH2O解离C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-=OHCCOOH+H2O答案B解析由题意可知，Cu电极为阳极，电极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，c(OH-)减小，A、C正确；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CHN—OH：OHC—COOH+HO—N+H3—→HOOC—CHN—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CHN—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O，阴极总反应为H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B错误、D正确。2.(2024·黑吉辽，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为。下列说法错误的是()A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B.阴极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑答案A解析据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO-，HCHO发生氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，阳极反应：①HCHO+OH--e-=HCOOH+12H2↑，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2；而传统电解水：2H2O2H2↑+O2↑，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由分析可知阳极反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确。3.(2023·湖北，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为xmol·h-1。下列说法错误的是()A.b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为2xmol·h-1答案D解析b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-浓度不变，则阴极产生的OH-要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中动能高的水以“汽”的形式穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为xmol·h-1，则补水的速率也应是xmol·h-1，故D错误。4.(2022·全国甲卷，10)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Zn(OH)A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移B.Ⅰ区的SO42−通过隔膜向C.MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD.电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42−+Mn2++2H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Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42−，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，K+从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误、C正确；Ⅰ区的SO42−通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确；电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42−+Mn2+题型突破练[分值：50分](选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分)1.电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3⁃氯⁃4⁃氨基苯酚的电有机合成装置如图所示，下列说法正确的是()A.b与外接电源的正极相连B.Pb电极的电极反应式：Pb-2e-=Pb2+C.电解一段时间后，阴、阳两极室中电解质溶液的质量均增大D.理论上每生成1mol，电路中转移4mol电子答案D解析b电极上发生还原反应生成，可知b是阴极，a是阳极，b与外接电源的负极相连，故A错误；a是阳极，Pb电极的电极反应式：Pb-2e-+SO42−=PbSO4，故B错误；转移2mol电子，阳极室有1molSO42−转化为PbSO4沉淀，同时有2molH+移入阴极室，电解一段时间后，阳极室中电解质溶液的质量减小，故C错误；阴极发生反应：+4e-+4H+=+H2O，理论上每生成1mol，电路中转移4mol电子，故D2.一种光电催化法脱除H2S的原理如图所示。下列说法错误的是()A.隔膜应为质子交换膜B.脱除H2S过程中光能转化为化学能，最终转化为电能C.三氧化钨电极的电极反应式为2H2S-4e-=4H++S2D.每生成1molH2O2，左侧电极室质量增加32g答案C解析由图分析可知，三氧化钨电极上I-转化为I3−，失电子，为负极，I3−与H2S反应生成S2和I-，从而碘元素相关物质实现循环反应，并将H2S转化为S2，GDE电极上H+和O2参与电极反应生成H2O2，得电子，为正极。左侧酸性条件下H2S生成S2时有H+产生，而右侧电极反应消耗H+，故隔膜应为质子交换膜，A正确；三氧化钨电极的电极反应式为3I--2e-=I3−，H2S和I3−发生化学反应生成S2和I-，C错误；正极每生成1molH2O2，得2mol电子，故负极失去2mol电子，生成1molI3−，由反应2I3−+2H2S=S2+6I-+4H+可知生成0.5molS2，0.5molS2为323.研究表明许多疾病，包括基因突变(癌变、动脉硬化等)和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示(质子膜允许H+和H2O通过)，下列相关判断错误的是()A.工作时电解池中H+从右室移向左室B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2HSO3−+2H++2e-=S2OC.吸收塔中每消耗2molNO，有4molH+通过质子膜D.每处理1molNO，电解池将产生11.2LO2答案D解析从图中可以看出，电极Ⅱ中H2O失去电子生成O2和H+，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，将HSO3−转化为S2O42−，连接电源负极为阴极。电极Ⅰ为阴极，其电极反应式为2HSO3−+2H++2e-=S2O42−+2H2O，B正确；吸收塔中发生反应的离子方程式为2S2O42−+2NO+2H2O=N2+4HSO3−，吸收塔中每消耗2molNO，转移4.(2024·山东潍坊模拟)我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+)，下列有关说法正确的是()A.光催化装置中溶液的c(H+)增大B.整套装置转移0.01mol电子，光催化装置生成1.905gIC.电催化装置阳极电极反应式：4OH--4h+=2H2O+O2↑D.离子交换膜为阴离子交换膜答案B解析光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，I-得到空穴发生氧化反应生成I3−，电极反应式为3I-+2h+=I3−，由得失电子守恒可知，整套装置转移0.01mol电子时，I3−的质量为0.01mol×12×381g·mol-1=1.905g，故A错误、B正确；电催化装置中，右侧电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，电极反应式为4OH-+4h+=2H2O+O5.(2024·长沙第一中学高三检测)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、SO42−、F-和Cl-，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H+A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜B.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4C.当阳极产生22.4L气体(标准状况)时，有4mol离子通过N膜D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高答案B解析由图可知，最左侧为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧根离子；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中H+均向右侧溶液迁移；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，A正确；溶液a中氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的OH-中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4，溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离子、氯离子与左侧迁移过来的氢离子生成HF和HCl，B错误；阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑，当阳极产生22.4L气体，标准状况下为1mol，根据电子守恒可知，有4mol离子通过N膜，C正确；电解过程中，若pH过高，则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，D正确。6.(2024·山东菏泽高三一模)以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH3转化为高纯H2的装置如图。下列说法错误的是()A.Cu(1)的电极反应式为Cu2++2e-=CuB.离子交换膜Ⅱ一定为阳离子交换膜C.工作时，M电极附近溶液的pH降低D.电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256g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，M电极上NH3转化为N2，N元素化合价升高，发生氧化反应，M电极为阳极，则N电极为阴极，Cu(1)为正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故A正确；M电极为阳极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2↑+6H2O，消耗了OH-，碱性减弱，pH减小，则丙室内阴离子浓度降低，N电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，丁室内阴离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以是乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B错误、C正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5mol·L-1降低到1.5mol·L-1，负极区硫酸铜溶液由0.5mol·L-1升高到1.5mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2L×(2.5-1.5)mol·L-1=2mol，正极质量增加128g，电路中转移4mol电子，负极反应：Cu-2e-=Cu2+，转移4mol电子时，负极消耗2molCu单质，质量减少128g，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256g，故D正确。7.(2024·天津市十二区县重点校高三模拟)间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。下列说法正确的是()A.电极a与电源负极相连B.“氧化池”中发生反应：+4Mn3++H2O→+4Mn2++4H+C.电解结束后，电解池阴极区溶液pH升高(忽略溶液体积变化)D.氧化池中产生的苯甲醛对a极反应没有干扰答案B解析根据图中信息可知，左侧a电极反应为Mn2+-e-=Mn3+，为阳极，则b电极为阴极，电极反应为2H++2e-=H2↑，阳极生成的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛，发生的反应为+4Mn3++H2O→+4Mn2++4H+。据分析可知电极a是阳极，与电源正极相连，故A错误；电解过程中阴极电极b发生反应：2H++2e-=H2↑，同时电解质溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区，从而使电解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化)，故C错误；苯甲醛有强还原性容易在电解池阳极上放电引起干扰，故D错误。8.(2024·黑龙江绥化高三下学期联考模拟)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是()A.a极电势低于b极电势B.交换膜c为质子交换膜C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变小D.当0.01molFe2O3完全溶解时，外电路中通过0.03mol电子答案D解析由题意可知，石墨电极Ⅱ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，氢离子通过质子交换膜c进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a为直流电源的负极，b为正极，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室。由分析可知，a为直流电源的负极、b为正极，则a极电势低于b极电势，故A正确；由分析可知，石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室，所以随着电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，故C正确；氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01mol氧化铁溶解消耗氢离子的物质的量为0.06mol，则0.01mol氧化铁溶解，外电路中通过0.06mol电子，故D错误。9.(2024·湖南师范大学附属中学高三模拟)利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li[P(CN)2]，并能实现H2的循环利用，其工作原理如图所示(已知：Me为甲基；电极均为石墨电极)，下列说法正确的是()A.电池工作时电极a连接电极cB.通电一段时间后，当生成9gLi[P(CN)2]时，电极a消耗H2的体积(标准状况)为2.24LC.若隔膜e为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH增大D.电解产生的H2中的氢元素来自LiOH答案D解析由图可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，电极a为负极，电极反应为H2-2e-=2H+，电极b为正极，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，电极反应为2HCN+2e-=H2↑+2CN-，与电极b连接的电极c为阳极，电极反应为P4-4e-+8LiCN=4Li[P(CN)2]+4Li+。由得失电子守恒可知，标准状况下，生成9gLi[P(CN)2]时，电极a消耗氢气的体积为9g90g·mol−1×12×22.4L·mol-1=1.12L，故B错误；负极发生反应：H2-2e-=2H+，若隔膜e为阳离子交换膜，氢离子和K+通过阳离子交换膜进入正极区，但负极区溶液中氢离子浓度增加，pH减小，故C错误；氢氰酸在阴极得到电子发生还原反应生成氰酸根离子和氢气，而由图可知HCN中的10.(2024·太原高三下学期一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu纳米珠线(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如图。下列说法错误的是()A.X极上发生氧化反应，与电源的正极相连B.阴极反应：+NO3−+11H++10e-=+4H2OC.该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸，实现变废为宝D.该离子交换膜为阴离子交换膜答案D解析X电极H2O生成氧气发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Y为阴极，发生还原反应，电极反应式为+NO3−+11H++10e-=+4H2O，A、B正确；该离子交换膜为阳离子交换膜，H+可以通过，D11.(2024·湖北省高中名校联盟高三月考)为了保护环境、充分利用铅资源，科学家设计了如图的H2⁃铅化合物燃料电池实现铅单质的回收。下列有关说法错误的是()A.正极区溶液pH升高，负极区溶液pH降低B.电子流向：电极b→负载→电极aC.正极区电极反应式为HPbO2−+H2O+2e-=D.为了提高Pb的回收率，离子交换膜为阴离子交换膜答案D解析根据题干信息，通过电化学装置实现铅单质的回收，正极区电极反应式为HPbO2−+H2O+2e-=Pb+3OH-，C正确；该装置为H2⁃铅化合物燃料电池，通入燃料氢气的电极b为负极，电极a为正极，负极氢气失电子、产生氢离子消耗氢氧根离子，溶液pH降低，正极产生氢氧根离子，溶液pH升高，A正确；电极b为负极，电极a为正极，电子流向：电极b→负载→电极a，B正确；离子交换膜应使用阳离子交换膜，防止HPbO212.(2024·长沙长郡中学高三适应性考试)溶液电池是最具潜力的大规模储能电化学器件，然而不同的水溶液电池的发展又受到不同因素的限制。醌类()电极的酸碱混合电池能够实现高能量密度和优异的循环稳定性。电池工作示意图如图所示，下列有关说法错误的是()A.放电时，右侧醌类电极为负极B.放电时，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OC.充电时，阳极区电解质溶液的pH保持不变D.充电时，电路中每转移1mol电子，阴极增重20g答案C解析由图可知放电时为原电池，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，为原电池的正极，则右侧醌类电极为负极；充电时，电源正极连接原电池正极，作电解池的阳极，电源负极连接原电池负极，作电解池的阴极，电极反应为+2nH2O+2nK++4ne-=+2nOH-，据此分析判断。充电时，阳极电极反应式为Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，阳极区电解质溶液的pH减小，故C错误；由阴极电极反应可知，电路中每转移4mol电子，阴极增重质量为80g，则电路中每转移1mol电子，阴极增重20g，故D正确。题型突破练电化学装置图的综合分析[分值：50分](选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分)1.某锂离子电池其原理如图所示，下列说法不正确的是()A.隔膜为阳离子交换膜B.放电时，A极发生反应为I3−+2e-=C.充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化D.用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，当有1mol离子穿过隔膜时，产生气体分子数目为0.25NA答案C解析放电时B极为负极，S失去电子，发生氧化反应，释放出的锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交换膜，A正确；放电时，A极为正极，发生还原反应，电极反应式为I3−+2e-=3I-，B正确；充放电过程中，C元素和I元素的化合价均发生变化，C错误；用此电池电解(惰性电极)足量AgNO3溶液，阳极发生2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极发生4Ag++4e-=4Ag，当有1mol离子穿过隔膜时(转移电子1mol)，产生氧气0.25mol，分子数目为0.25NA，2.(2024·河南省创新联盟模拟)科学家开发的一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是()A.X极电势高于Y极电势B.放电时，X极电极反应式为Li3V2(PO4)3-2e-+2Li+=Li5V2C.充电时，电极Y与电源负极连接D.充电时，每生成1.4gLi时理论上转移电子数约为1.204×1023答案B解析放电时，电极X为正极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极Y，A项正确；放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为Li3V2(PO4)3+2e-+2Li+=Li5V2(PO4)3，B项错误；充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确；阴极反应式为Li++e-=Li，n(Li)=1.4g7g·mol−1=0.2mol，转移n(e-)=0.2mol，转移电子数目约为3.(2024·长沙高三新高考适应性考试)氧化铋(Bi2O3)作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是()A.放电时，OH-从电极a移向电极bB.充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极C.放电时，总反应为Bi2O3+3H2O+6NiO=6NiOOH+2BiD.充电时，电路转移9.03×1024个电子，阳极质量增加255g答案D解析放电时，OH-从电极b移向电极a，故A错误；充电时，电子从电源负极→电极a，电极b→电源正极，电子不经过电解质溶液，故B错误；放电时，电极a为负极，电极反应式为2Bi-6e-+6OH-=Bi2O3+3H2O，电极b为正极，电极反应式为NiOOH+e-=NiO+OH-，总反应式为6NiOOH+2Bi=Bi2O3+3H2O+6NiO，故C错误；充电时，电极b为阳极，电极反应式为NiO+OH--e-=NiOOH，电路转移9.03×1024个电子，即15mol电子，根据原子守恒可知，阳极增加的质量为15molOH-的质量，即15mol×17g·mol-1=255g，故D正确。4.(2024·湖南娄底高三模拟)普鲁士白(立方晶胞)可作为钠离子电池的正极材料，其机理示意图如图(其中Ⅱ、Ⅲ代表元素化合价)。下列有关说法不正确的是()A.若普鲁士黄的晶胞棱长为apm，则其晶体的密度为8×134a3NAB.普鲁士黄变成普鲁士白的电极反应式：4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+=4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6C.普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶2D.失电子的过程即为脱去Na+的过程答案C解析普鲁士黄晶胞中含有4个FeⅢFeⅢ(CN)6，故该晶体的密度为4×56×2+26×24(a×10−10)3×NAg·cm-3=8×134a3NA×1030g·cm-3，故A正确；由图可知，1个普鲁士黄晶胞变成普鲁士白晶胞迁移钠离子个数为8，故电极反应式为4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+=4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6，故B正确；普鲁士黄晶胞中Fe3+个数为8，普鲁士蓝晶胞中含有4个Na+，说明发生反应Fe3++e-=Fe2+，故普鲁士蓝晶胞中Fe3+与5.羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含苯酚废水和含甲醛废水(已知：H2O在膜a、b间解离为H+和OH-)。下列说法错误的是()A.直流电源的电极电势：右端高于左端B.阳极的电极反应式为OH--e-=·OHC.电解质Na2SO4的作用是增强溶液的导电能力D.每处理9.4g苯酚，理论上有2.8molOH-透过膜b答案D解析M电极通入O2，发生反应生成·OH，反应式为O2+2e-+2H+=2·OH，M作阴极，N为阳极，反应式为OH--e-=·OH，据此作答。M作阴极，连接的直流电源左端为负极，N为阳极，连接的直流电源右端为正极，正极电势高于负极，即右端高于左端，故A正确；加入电解质Na2SO4，溶解后自由移动的离子增多，但不影响电极反应，可以增强溶液的导电能力，故C正确；苯酚与·OH反应生成CO2的化学方程式为+28·OH→6CO2↑+17H2O，则每处理9.4g即0.1mol苯酚，理论上有2.8molOH-透过膜a，故D错误。6.(2024·江西九江市高三模拟)我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以得到氯气和氢氧化钠，实现与氯碱工业的联合。下列说法正确的是()A.离子交换膜为阴离子交换膜B.工作一段时间阴极附近溶液的pH减小C.电解总反应的化学方程式为CO2+2NaCl+H2OHCOONa+Cl2+NaOHD.标准状况下，每生成2.24LCl2，溶液中通过的电子为0.2mol答案C解析由图示可知，阴极的电极反应式为CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，阳极的电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，由此分析回答。阴极区生成OH-，Na+从阳极区通过离子交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜为阳离子交换膜，A错误；工作一段时间阴极产生OH-，阴极附近溶液pH变大，B错误；电子不能通过溶液，D错误。7.(2024·江西省部分高中学校高三联考)利用库仑测硫仪测定气体中SO2的含量的电解原理如图，检测前(此时电解池不工作)电解质溶液中c(I3−)c(I−A.X极应该和电源的负极相连B.电解时消耗的电量越多，待测气体中SO2的含量越低C.当通入SO2时溶液中K+向X极移动D.若有0.25molSO2被处理，则电解质溶液中约增加0.5molH+答案D解析由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成I3−，电极反应式：3I--2e-=I3−，反应生成的I3−与SO2反应生成I-、SO42−和H+，反应的离子方程式为SO2+I3−+2H2O=3I-+SO42−+4H+，右侧铂电极为阴极，溶液中的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。根据分析，左侧铂电极为电解池的阳极，应与电源正极相连，A错误；由题干知电解时消耗的电量越多，被还原的I3−越多，待测气体中SO2的含量越高，B错误；电解池中阳离子向阴极移动，即溶液中K+向Y极移动，C错误；SO2溶解并将I3−还原，测硫仪便立即自动进行电解至c8.电渗析法淡化海水装置示意图如图，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是()A.离子交换膜b为阳离子交换膜B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值答案B解析A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，电极2为阴极，溶液中H2O放电生成氢气，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，离子交换膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误；B项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C项，由上述电极反应式知电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。9.用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li+S88Li2S。下列说法正确的是()A.a电极与锂硫电池的正极相连B.c、e为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜C.当锂硫电池中消耗32g硫时，N室增加的离子总物质的量为4molD.出口一和出口二物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液答案C解析电池放电时，Li电极失去电子变为Li+，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，电极反应为S8+16e-=8S2-，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-