2020届高考化学一轮复习含离子交换膜电池的应用作业

2020届高考化学一轮复习含离子交换膜电池的应用作业

跟踪检测（三十三） 化学能与电能（5）——含离子交换膜电池的应用（过热点）‎ ‎1．如图为阳离子交换膜法电解精制的饱和食盐水原理示意图。其中阳离子交换膜仅允许Na＋通过。下列说法错误的是(　　)‎ A．从A口加入精制的浓食盐水 B．从E口放出的气体是H2‎ C．D口导出的是含少量氯化钠的NaOH溶液 D．B口NaOH的浓度小于D口 解析：选C　根据Na＋的运动方向可知，Na＋向阴极移动，左边为阳极区，右边为阴极区。阳极上发生：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极上发生：2H＋＋2e－===H2↑，电解时，阳极生成氯气，消耗NaCl，则应在阳极补充NaCl，阴极生成OH－，则产品烧碱溶液从阴极区导出。根据分析，应在阳极补充NaCl，从A口加入精制的浓食盐水，故A正确；右边为阴极区，阴极上发生：2H＋＋2e－===H2↑，故B正确；阴极生成OH－，则产品烧碱溶液从阴极区导出，D口导出的是浓NaOH溶液，其中没有氯化钠，B口导入的是稀氢氧化钠溶液，不是纯水，故C错误，D正确。‎ ‎2.LiOH是制备锂离子电池的材料，可由电解法制备。工业上利用如图装置电解制备 LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。下列说法中正确的是(　　)‎ A．B极区电解液为LiOH溶液 B．电极每产生22.4 L气体，电路中转移2 mol e－‎ C．电解过程中Li＋移入B电极区、OH－移入A电极区 D．电解池中总反应方程式为2HClH2↑＋Cl2↑‎ 解析：选A　电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。A项，由图可知，右侧生成氢气，则B中H＋放电，B为阴极，在B中制备LiOH，B极区电解液为LiOH溶液，正确；B项，A中为LiCl溶液，Cl－放电生成Cl2，则阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，电极每产生标准状况下22.4 L气体，电路中转移2 mol e－，错误；C项，Li＋向阴极移动，即由A透过阳离子交换膜向B移动，OH－向阳极移动，但是OH－不能透过阳离子交换膜，错误；D项，电解池的阳极上是Cl－失电子，阴极上是H＋得电子，电解的总反应方程式为2H2O＋2LiClH2↑＋Cl2↑＋2LiOH，错误。‎ ‎3．LiOH是制取锂和锂的化合物的原料，用电解法制备LiOH的工作原理如图所示。‎ 下列叙述不正确的是(　　)‎ A．b极附近溶液的pH减小 B．a极发生的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋‎ C．该法制备LiOH还可得到硫酸和氢气等产品 D．当电路中通过1 mol电子时，可得到1 mol LiOH 解析：选A　根据装置图中Li＋、SO的流动方向可判断，石墨a是阳极，石墨b是阴极。A项，b极为阴极，b极电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，c(OH－)增大，溶液的pH增大，错误；B项，a极为阳极，阳极电极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，正确；C项，电解过程中，SO通过阴离子交换膜进入阳极室，与H＋结合得到H2SO4，阴极产生H2，正确；D项，根据b极电极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过1 mol电子时，阴极室生成1 mol OH－，1 mol Li＋通过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室中得到1 mol LiOH，正确。‎ ‎4．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图，A 极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是(　　)‎ A．据题意分析可知该隔膜只允许Li＋通过，放电时 Li＋从左边流向右边 B．充电时，A为阴极，发生还原反应 C．放电时，B为正极，电极反应式为 Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2‎ D．废旧钴酸锂(LiCoO2)电池进行“放电处理”让Li＋进入石墨中而有利于回收 解析：选D　根据电池反应式知，放电时，负极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2‎ ‎，充电时，阴极、阳极反应式与负极、正极反应式正好相反，所以A是负极、B是正极。据题意分析可知该隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋从左边流向右边，A项正确；充电时，B电极是阳极，A是阴极，发生还原反应，B项正确；放电时，B电极是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为Li1－x CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，C项正确；根据电池反应式知，充电时锂离子进入石墨中，D项错误。‎ ‎5．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)，下列说法不正确的是(　　)‎ A．图中a极要连接电源的负极 B．C口流出的物质是硫酸 C．SO放电的电极反应式为 SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ D．B口附近的碱性减弱 解析：选D　根据Na＋、SO的移向判断阴、阳极。Na＋移向阴极区，a极应接电源负极，b极应接电源正极，其电极反应式分别为 阳极：SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋‎ 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－‎ 所以从C口流出的是H2SO4，在阴极区，由于H＋放电，破坏水的电离平衡，c(H＋)减小，c(OH－)增大，生成NaOH，碱性增强，从B口流出的是浓度较大的NaOH溶液。‎ ‎6.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．钛电极发生氧化反应 B．阳极附近溶液的pH逐渐增大 C．离子交换膜应采用阳离子交换膜 D．阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O 解析：选D　钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH ‎－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B项错误。‎ ‎7．用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。‎ 下列有关说法错误的是(　　)‎ A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑‎ B．通电后阴极区溶液pH会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b口导出 解析：选C　A项，阳极OH－放电，正确；B项，阴极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故c(OH－)增大，pH增大，正确；C项，电解时阳离子移向阴极，错误；D项，阳极区的K＋透过阳离子交换膜移向阴极区，与阴极区的OH－结合成KOH，正确。‎ ‎8．NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移 B．该燃料电池的负极反应式为 BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O C．电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO4溶液 D．每消耗2.24 L O2(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8 g 解析：选D　通入O2发生反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－，通入O2的一极为正极。Na＋通过交换膜进入右边得到浓NaOH溶液，故离子交换膜允许Na＋通过，是阳离子交换膜，选项A正确；根据图示，负极BH转化为 BO，反应式为BH＋8OH－－8e－===BO＋6H2O，选项B正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以选择CuSO4溶液，选项C正确；A极连接原电池的正极，作阳极，每消耗2.24 L O2(标准状况)时，转移电子 0.4 mol，但阳极上(A极)为粗铜，不只有Cu参与放电，还有比Cu 活泼的金属放电，故减少质量不一定为 12.8 g，选项D不正确。‎ ‎9.如图所示为酸性介质中，金属铜与氢叠氮酸(HN3‎ ‎) 构成的原电池，总反应方程式为 ‎2Cu＋2Cl－＋HN3＋3H＋===2CuCl(s)＋N2↑＋NH。‎ 下列叙述错误的是(　　)‎ A．离子交换膜为阳离子交换膜 B．若将盐酸换成NaCl，电池的运行效率将会下降 C．负极的电极反应式为Cu－e－===Cu＋‎ D．当外电路中流过0.1 mol电子时，交换膜左侧离子减少0.2 mol 解析：选C　根据总反应方程式，Cu元素的化合价由0价升至＋1价，Cu发生氧化反应，Cu为负极，石墨为正极，负极电极反应式为Cu－e－＋Cl－===CuCl(s)，正极电极反应式为HN3＋2e－＋3H＋===NH＋N2↑。根据电极反应式和平衡电荷，离子交换膜将负极室的H＋迁移到正极室，离子交换膜为阳离子交换膜，A项正确，C项错误；若将盐酸换成NaCl，NaCl溶液呈中性，则正极HN3还原成NH3，电池的运行效率会下降，B项正确；当电路中流过0.1 mol电子时，左侧电极反应式为Cu－e－＋Cl－===CuCl(s)，该电极反应消耗0.1 mol Cl－，为了平衡电荷，有0.1 mol H＋迁移到右侧，交换膜左侧离子减少0.2 mol，D项正确。‎ ‎10.(2019·潍坊模拟)海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、SO，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．b膜是阳离子交换膜 B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成 C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA

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