数智分层作业(三十四)
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C D C B B AC C B
1．C [由题给工作原理图可知，左侧是由HCOOH和KOH转化为KHCO3，C元素的化合价由＋2价升高为＋4价，被氧化，故左侧为负极，右侧为正极。原电池中电解质溶液中的阳离子移向原电池的正极，故放电时K＋通过离子交换膜向右迁移，A错误；燃料电池正极为O2，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；从图中可以看出，右侧流出K2SO4，K＋来自负极的迁移，则X中含有硫酸根离子，右侧不断为反应提供H＋，所以放电过程中需补充的物质X为H2SO4，C正确；未指明温度和压强，无法计算，D错误。]
2．D [由锂离子的移动方向可知，电解板(Li)为原电池的负极，锂在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极反应式为Li－e－===Li＋，多孔催化剂电极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子和碳，电极反应式为＋C。由分析可知，多孔催化剂电极为正极，二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子和碳，A正确；多孔催化剂电极可以增大电极的表面积，有利于二氧化碳扩散到电极表面参与放电，B正确；导线中通过2 mol电子，理论上就有2 mol锂离子通过阳离子交换膜由负极区进入正极区，C正确；锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，则负极区不能选用水溶液作电解质溶液，D错误。]
3．C [电解时阳极区OH－失电子产生O2，电极A为阳极，电极B为阴极，水分子得电子产生氢气，电解池中阴离子定向移动到阳极，故隔膜为阴离子交换膜。电极B为阴极，选项A正确；根据题图中信息可知，防水透气层只允许海水以气态水分子扩散，选项B正确；该装置阳极产生氧气，阴极产生氢气，相当于电解水，不需要定期补充KOH，选项C错误；阳极上OH－失电子产生O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，选项D正确。]
4．B [N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过c膜进入N室，N室溶液中c(NaOH)增大，所以N室：a%＜b%，即a＜b，M室中氢离子通过a膜进入产品室，则a膜为阳离子交换膜，A正确；电压升高，电流增大，电解反应速率增大，B错误；M室中石墨为阳极，该室中氢离子通过a膜进入产品室，原料室中的通过b膜进入产品室，[B(OH)4]－、H＋发生反应生成H3BO3，反应的离子方程式为[B(OH)4]－＋H＋===H3BO3＋H2O，C正确； 根据产品室中反应的离子方程式可知，理论上每生成1 mol H3BO3，则M室中就有1 mol氢离子通过a膜进入产品室即转移1 mol e－， 根据得失电子守恒和M室电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，M室溶液质量理论上减少＋1 g＝9 g ，D正确。]
5．B [由题图可知，最左侧为阳极室，水放电生成O2和H＋；最右侧为阴极室，水放电生成H2和OH－。电解池中阴离子向阳极移动，BP膜中OH－均向左侧溶液迁移；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；当阴极产生22.4 L H2(标准状况下为1 mol)时，根据得失电子守恒可知，有2 mol离子通过M膜，B错误；工业高盐废水中氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与双极膜迁移出来的OH－中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4，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，故应控制工业高盐废水的pH不能过高，D正确。 ]
6．AC [根据装置图，Ⅰ室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜，即从Ⅱ室移向Ⅰ室，同理从Ⅱ室移向Ⅲ室，依据电解原理，a极为电源正极，b极为电源负极，A正确；根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴、阳离子移动，B错误；Ⅰ室为阳极室，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，得到较浓的硝酸，Ⅲ室为阴极室，电极反应式为与OH－反应生成NH3·H2O，得到较浓的氨水，C正确、D错误。]
7．C [放电时，该装置为原电池，根据原电池工作原理，负极区失去电子，正极区得到电子，正极区的电极反应为＋2e－===3Br－，阴离子数量增多，故A错误；负极反应为，正极反应为＋2e－===3Br－，为了平衡电荷，Na＋从左向右透过离子交换膜，此时为放电，化学能转化为电能，故B错误；充电时，电池正极接电源的正极，阳极反应为，故C正确；充电时，阴极反应为，Na2S4的量逐渐减小，故D错误。]
8．B [A.浓差电池中，Cu(1)电极为正极，正极上Cu2+得电子生成Cu，电极反应为Cu2+＋2e－===Cu，故A错误；B.a电极为阴极、b电极为阳极，阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则a电极附近生成NaOH、b电极附近生成H2SO4，所以钠离子通过c离子交换膜生成NaOH、c膜为阳离子交换膜，硫酸根离子通过d离子交换膜生成硫酸、d膜为阴离子交换膜，故B正确；C.电解槽中a电极为阴极，水发生得电子的还原反应生成氢气，a电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，故C错误；D.电池从开始工作到停止放电，溶液中Cu2+浓度变为1.5 mol/L，正极析出Cu：(2.5－1.5)mol/L×2 L＝2 mol，正极反应为Cu2+＋2e－===Cu，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，根据电子守恒有Cu～2e－～2NaOH，电解池理论上生成NaOH的物质的量n(NaOH)＝2n(Cu)＝4 mol，生成NaOH的质量m(NaOH)＝nM＝4 mol×40 g/mol＝160 g，故D错误。]
1/1数智分层作业(三十四) 电化学中的隔膜应用与有关计算
(分值：24分)
一、选择题(本题共4小题，每小题2分，共8分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1．HCOOH燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时K＋通过离子交换膜向左迁移
B．正极的电极反应为＋H2O
C．放电过程中需补充的物质X为H2SO4
D．每转移0.4 mol电子，理论上消耗
2．科学家设想利用图示装置进行CO2的固定，同时产生电能，该装置工作时，生成的碳附着在电极上。下列说法错误的是( )
A．多孔催化剂电极为正极，放电时发生还原反应
B．采用多孔催化剂电极有利于CO2扩散到电极表面
C．导线中通过2 mol e－，理论上就有2 mol Li＋由负极区进入正极区
D．负极区可以选用LiCl水溶液作电解质溶液
3．最近，我国某科技团队创造性地开创了海水原位电解制氢的全新原理与技术，其技术原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A．电极B为阴极
B．防水透气层只允许海水以气态水分子扩散
C．该装置需要定期补充KOH
D．阳极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
4．现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池和原电池中。电解溶液可制备H3BO3，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是( )
A．N室：aB．改变工作电源电压，反应速率不变
C．产品室发生的反应是[B(OH)4]－＋H＋===H3BO3＋H2O
D．生成1 mol H3BO3，M室溶液质量理论上减少9 g
二、选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
5．某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2+、Zn2+、、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＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是( )
A．BP膜中OH－均向左侧溶液移动，M膜为一价阴离子交换膜
B．当阴极产生22.4 L气体(标准状况)时，有 4 mol 离子通过M膜
C．溶液a的主要溶质为ZnSO4和CuSO4
D．电解过程中，工业高盐废水pH不宜过高
6．生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A．a极为电源正极，b极为电源负极
B．装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极
C．Ⅰ室能得到副产品较浓的硝酸，Ⅲ室能得到副产品较浓的氨水
D．阴极的电极反应式为＋12H＋＋10e－===N2↑＋6H2O
7．一种大型贮液蓄电站的工作原理示意图如图所示，下列叙述正确的是( )
A．放电时，负极区失去电子，正极区阴离子数量减少
B．当Na＋从左向右透过离子交换膜时，电能转化为化学能
C．充电时，阳极反应为
D．随着充电时间延长，Na2S4的量逐渐增大
8．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH溶液。下列说法正确的是( )
A．电池放电过程中，Cu(2)电极作正极，电极反应为Cu2+＋2e－===Cu
B．c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．b电极为电解池的阴极，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80 g NaOH
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