高考化学第二轮专项复习专题四　选择题专攻3　电化学中的多室、多池装置含答案或解析

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+H2O2.(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↑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-14.(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

答案精析精练高考真题1.B[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—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—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.A[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.D[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速率也应是xmol·h-1，故D错误。]4.A[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