2026鲁科版高中化学选择性必修1基础题--专题强化练1 隔膜在电化学中的应用

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2026鲁科版高中化学选择性必修1
第1章　化学反应与能量转化
专题强化练1　隔膜在电化学中的应用
1.(教材深研拓展)某储能电池的工作原理如图所示,溶液中c(H+)=2.0 mol·L-1,阴离子为S,a、b均为惰性电极,充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色。下列叙述正确的是 (　　)
A.当右槽溶液颜色由绿色变为紫色时,电池中的能量转化形式为化学能转化为电能
B.储能电池a、b两极间的电解质溶液中通过电子的定向移动形成闭合回路
C.充电过程中,a极的电极反应式为VO2+-e-+H2O V+2H+
D.放电时,H+从左槽通过质子交换膜进入右槽
2.(2025山东青岛中学月考)一种水系可逆Zn-CO2电池,复合膜(由a、b膜复合而成)层间的H2O解离成H+和OH-,在外加电场中可透过相应的离子交换膜定向移动(a膜只允许H+通过,b膜只允许OH-通过),其原理如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.闭合K1时,a膜向Pd电极提供H+,b膜向Zn电极提供OH-
B.闭合K2时,每生成1 mol Zn的同时生成CO2气体体积为11.2 L(标准状况)
C.闭合K2时,Zn为阴极
D.闭合K1时,Pd电极发生反应:CO2+2H++2e- HCOOH
3.(甄选真题)(2023湖北高考)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x mol·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2x mol·h-1
4.(2025福建厦门双十中学月考)某地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 (　　)
离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl- S HC
含量/ (mg·L-1) 9 360 83 200 1 100 16 000 1 200 118
A.甲室的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑
B.淡化过程中易在戊室形成水垢
C.乙室和丁室中部分离子的浓度增大,淡水的出口为b
D.当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时,通过甲室阳膜的离子的物质的量一定为2 mol
答案与分层梯度式解析
1.C　
充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色,则外接电源左侧为正极,右侧为负极,a为阳极,b为阴极,放电过程中a为正极,b为负极。当右槽溶液颜色由绿色变为紫色,V3+得到电子,发生还原反应,b作阴极,此时的能量转化形式为电能转化为化学能,A项错误;储能电池a、b两极间的电解质溶液中通过离子的定向移动形成闭合回路,B项错误;充电过程中,a为阳极,VO2+失去电子变成V,电极反应式为VO2+-e-+H2O V+2H+,C项正确;放电过程中H+移向正极,即从右槽通过质子交换膜进入左槽,D项错误。
链接拓展
本题涉及的储能电池的工作原理与教材P30“化学与技术”中提到的钒液流电池相同。解答本题的关键是读懂题干信息,找出破题关键——充电过程中左槽溶液颜色由蓝色(VO2+)变为黄色(V),根据此信息写出阴、阳极电极反应式。根据充电时阴、阳极电极反应可写出放电时正、负极的电极反应。
2.B　闭合K1,该装置为原电池,根据电极表面物质转化可知,Zn为负极,电极反应式为Zn-2e-+4OH- Zn(OH,消耗OH-,b膜向Zn电极提供OH-,Pd电极为正极,正极反应式为CO2+2e-+2H+ HCOOH,消耗H+,a膜向Pd电极提供H+,故A正确,D正确;闭合K2,该装置为电解池,锌电极为阴极,Pd电极为阳极,根据放电时正、负电极反应式,建立关系式得Zn~2e-~CO2,生成Zn的物质的量等于生成CO2的物质的量,则生成1 mol Zn的同时生成的二氧化碳在标准状况下的体积为22.4 L,故B错误,C正确。
3.D　根据题意,该装置为电解池,在阴极制得H2;根据“该装置工作时阳极无Cl2生成”,可知阳极上不是Cl-失电子,而是OH-失电子得到O2。与电源负极相连的b电极为阴极,该极产物H2是由水电离出的氢离子得电子产生的,电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,A项正确;阳极OH-放电且阳极KOH溶液的浓度不变,所以阴极产生的OH-通过离子交换膜进入阳极区,在阳极失电子得到O2,则装置中的离子交换膜为阴离子交换膜,B项正确;PTFE膜透汽不透液态水,所以海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜,C项正确;根据电解总反应2H2O 2H2↑+O2↑,生成H2的速率等于消耗水的速率,即补水的速率为x mol·h-1,D项错误。
4.D　由技术原理图可知,甲室电极与电源正极相连,为阳极室,由于Cl-放电能力大于OH-,所以阳极的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,故A正确;戊室电极与电源负极相连,为阴极室,开始电解时,阴极上水得电子生成氢气同时生成OH-,生成的OH-和HC反应生成C,Ca2+转化为CaCO3沉淀,OH-和Mg2+结合生成Mg(OH)2,CaCO3和Mg(OH)2是水垢的成分,故B正确;阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,电解时丙室中阴离子移向乙室,阳离子移向丁室,所以淡水的出口为b,故C正确;戊室收集到的气体是H2,当戊室收集到22.4 L(标准状况)气体时,电路中转移2 mol电子,通过甲室阳膜的离子为阳离子,既有+1价的离子,又有+2价的离子,所以物质的量不一定是2 mol,故D错误。
名师点睛
该题目有一定的综合性,A项简单地考查了电极反应,分析B项时则需结合离子移动方向、膜的选择透过性和离子反应的知识判断,C项需根据膜的选择透过性及离子移动方向知识判断,分析D项需要用到得失电子守恒。题目难度中等偏上,灵活运用电化学基础知识才能解答该题。
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