電化學中的多室、多池裝置1.交換膜類型及特點交換膜類型陽膜陰膜雙極膜特定的交換膜允許通過的離子及移動方向陽離子移向原電池的正極(電解池的陰極)陰離子移向原電池的負極(電解池的陽極)中間層中的H2O解離出H+和OH-，H+移向原電池的正極(電解池的陰極)，OH-移向原電池的負極(電解池的陽極)只允許特定的離子或分子通過，如質子交換膜只允許H+通過，氯離子交換膜只允許Cl-通過通性無論是原電池還是電解池中，陽離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的一極2.離子交換膜的作用如：(1)三室式電滲析法處理Na2SO4廢水①陰極產生氫氣；陽離子Na+通過陽離子交換膜進入陰極區。②陽極產生氧氣，陰離子SO4③離子交換膜的作用：平衡電荷，使產品NaOH和H2SO4分開，不反應。(2)形成濃差電池①左池為稀AgNO3溶液，左側Ag電極為負極，右池為濃AgNO3溶液，右側Ag電極為正極。只有兩邊AgNO3溶液濃度不同，才能形成濃差電池。②正、負電極均為Ag單質。隨著反應進行，左右兩池濃度的差值逐漸減小，外電路中電流將減小，電流表指針偏轉幅度逐漸變小。當左右兩側離子濃度相等時，電池將停止工作，不再有電流產生，此時溶液中左、右兩邊硝酸銀溶液的物質的量濃度相等。③離子交換膜的作用是不允許Ag+穿過，只允許NO3?通過，所以是陰離子交換膜。負極Ag失電子變成Ag+，為了平衡電荷，正極區的N(3)物質制備中的離子交換膜次磷酸鈷[Co(H2PO2)2]廣泛用于化學鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備，原理如圖：①根據產物Co(H2PO2)2確定離子移動方向；Co2+向產品室移動，A是陽離子交換膜；H2PO2②Co為陽極，陽極反應式為Co-2e-=Co2+。③石墨為陰極，陰極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，Na+移向陰極，C是陽離子交換膜。1.(2024·湖北，14)我國科學家設計了一種雙位點PbCu電催化劑，用H2C2O4和NH2OH電化學催化合成甘氨酸，原理如圖，雙極膜中H2O解離的H+和OH-在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲醛轉化為HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2?+H2O。Cu電極上發生的電子轉移反應為[OCHA.電解一段時間后陽極區c(OH-)減小B.理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有4molH2O解離C.陽極總反應式為2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2OD.陰極區存在反應H2C2O4+2H++2e-=OHCCOOH+H2O答案B解析由題意可知，Cu電極為陽極，電極總反應為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，陽極區消耗OH-、同時生成H2O，c(OH-)減小，A、C正確；PbCu電極為陰極，首先HOOC—COOH在Pb上發生得電子的還原反應轉化為OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH與HO—N+H3反應生成HOOC—CHN—OH：OHC—COOH+HO—N+H3—→HOOC—CHN—OH+H2O+H+，HOOC—CHN—OH發生得電子的還原反應轉化成H3N+CH2COOH：HOOC—CHN—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O，陰極總反應為H2C2O4+NH2OH+6e-+7H+=H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解離成1molH+和1molOH-，故理論上生成1molH3N+CH2COOH雙極膜中有6molH2O解離，B錯誤、D正確。2.(2024·黑吉遼，12)“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢的問題，科技工作者設計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為。下列說法錯誤的是()A.相同電量下H2理論產量是傳統電解水的1.5倍B.陰極反應：2H2O+2e-=2OH-+H2↑C.電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動D.陽極反應：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑答案A解析據圖示可知，b電極上HCHO轉化為HCOO-，HCHO發生氧化反應，所以b電極為陽極，a電極為陰極，HCHO為陽極反應物，陽極反應：①HCHO+OH--e-=HCOOH+12H2↑，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，陰極反應：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，即轉移2mol電子時，陰、陽兩極各生成1molH2，共2molH2；而傳統電解水：2H2O2H2↑+O2↑，轉移2mol電子，只有陰極生成1molH2，所以相同電量下H2理論產量是傳統電解水的2倍，故A錯誤、B正確；由電極反應式可知，電解過程中陰極生成OH-，OH-通過陰離子交換膜向陽極移動，即向b極方向移動，故C正確；由分析可知陽極反應為2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正確。3.(2023·湖北，10)我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的綠色化。該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol·h-1。下列說法錯誤的是()A.b電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.離子交換膜為陰離子交換膜C.電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜D.海水為電解池補水的速率為2xmol·h-1答案D解析b電極為陰極，發生還原反應，電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正確；該裝置工作時陽極無Cl2生成且KOH濃度不變，陽極發生的電極反應為4OH--4e-=O2↑+2H2O，為保持OH-濃度不變，則陰極產生的OH-要通過離子交換膜進入陽極室，即離子交換膜應為陰離子交換膜，故B正確；電解時電解槽中不斷有水被消耗，海水中動能高的水以“汽”的形式穿過PTFE膜，為電解池補水，故C正確；由電解總反應可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率為xmol·h-1，則補水的速率也應是xmol·h-1，故D錯誤。4.(2022·全國甲卷，10)一種水性電解液Zn?MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示[KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)A.Ⅱ區的K+通過隔膜向Ⅲ區遷移B.Ⅰ區的SO42?通過隔膜向C.MnO2電極反應：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD.電池總反應：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42?+Mn2++2H答案A解析根據圖示的電池結構和題目所給信息可知，Ⅲ區Zn為電池的負極，電極反應為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42?，Ⅰ區MnO2為電池的正極，電極反應為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，K+從Ⅲ區通過隔膜向Ⅱ區遷移，A錯誤、C正確；Ⅰ區的SO42?通過隔膜向Ⅱ區遷移，B正確；電池的總反應為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42?+Mn2+題型突破練[分值：50分](選擇題1~5題，每小題3分，6~12題，每小題5分，共50分)1.電有機合成是一種應用廣泛的新型有機合成方法。某種3?氯?4?氨基苯酚的電有機合成裝置如圖所示，下列說法正確的是()A.b與外接電源的正極相連B.Pb電極的電極反應式：Pb-2e-=Pb2+C.電解一段時間后，陰、陽兩極室中電解質溶液的質量均增大D.理論上每生成1mol，電路中轉移4mol電子答案D解析b電極上發生還原反應生成，可知b是陰極，a是陽極，b與外接電源的負極相連，故A錯誤；a是陽極，Pb電極的電極反應式：Pb-2e-+SO42?=PbSO4，故B錯誤；轉移2mol電子，陽極室有1molSO42?轉化為PbSO4沉淀，同時有2molH+移入陰極室，電解一段時間后，陽極室中電解質溶液的質量減小，故C錯誤；陰極發生反應：+4e-+4H+=+H2O，理論上每生成1mol，電路中轉移4mol電子，故D2.一種光電催化法脫除H2S的原理如圖所示。下列說法錯誤的是()A.隔膜應為質子交換膜B.脫除H2S過程中光能轉化為化學能，最終轉化為電能C.三氧化鎢電極的電極反應式為2H2S-4e-=4H++S2D.每生成1molH2O2，左側電極室質量增加32g答案C解析由圖分析可知，三氧化鎢電極上I-轉化為I3?，失電子，為負極，I3?與H2S反應生成S2和I-，從而碘元素相關物質實現循環反應，并將H2S轉化為S2，GDE電極上H+和O2參與電極反應生成H2O2，得電子，為正極。左側酸性條件下H2S生成S2時有H+產生，而右側電極反應消耗H+，故隔膜應為質子交換膜，A正確；三氧化鎢電極的電極反應式為3I--2e-=I3?，H2S和I3?發生化學反應生成S2和I-，C錯誤；正極每生成1molH2O2，得2mol電子，故負極失去2mol電子，生成1molI3?，由反應2I3?+2H2S=S2+6I-+4H+可知生成0.5molS2，0.5molS2為323.研究表明許多疾病，包括基因突變(癌變、動脈硬化等)和生物機體中毒等，可能是一氧化氮的釋放或調節不正常引起的。用間接電化學法可對NO進行無害化處理，其原理如圖所示(質子膜允許H+和H2O通過)，下列相關判斷錯誤的是()A.工作時電解池中H+從右室移向左室B.電極Ⅰ接電源負極，電極反應式為2HSO3?+2H++2e-=S2OC.吸收塔中每消耗2molNO，有4molH+通過質子膜D.每處理1molNO，電解池將產生11.2LO2答案D解析從圖中可以看出，電極Ⅱ中H2O失去電子生成O2和H+，連接電源正極，為陽極；電極Ⅰ得到電子，將HSO3?轉化為S2O42?，連接電源負極為陰極。電極Ⅰ為陰極，其電極反應式為2HSO3?+2H++2e-=S2O42?+2H2O，B正確；吸收塔中發生反應的離子方程式為2S2O42?+2NO+2H2O=N2+4HSO3?，吸收塔中每消耗2molNO，轉移4.(2024·山東濰坊模擬)我國科學家耦合光催化/電催化分解水的裝置如圖，光照時，光催化電極產生電子(e-)和空穴(h+)，下列有關說法正確的是()A.光催化裝置中溶液的c(H+)增大B.整套裝置轉移0.01mol電子，光催化裝置生成1.905gIC.電催化裝置陽極電極反應式：4OH--4h+=2H2O+O2↑D.離子交換膜為陰離子交換膜答案B解析光催化裝置中，氫離子得到電子發生還原反應生成氫氣，溶液中的氫離子濃度減小，I-得到空穴發生氧化反應生成I3?，電極反應式為3I-+2h+=I3?，由得失電子守恒可知，整套裝置轉移0.01mol電子時，I3?的質量為0.01mol×12×381g·mol-1=1.905g，故A錯誤、B正確；電催化裝置中，右側電極為陽極，氫氧根離子在陽極得到空穴生成氧氣和水，電極反應式為4OH-+4h+=2H2O+O5.(2024·長沙第一中學高三檢測)某有色金屬工業的高鹽廢水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、SO42?、F-和Cl-，利用如圖電解裝置可回收ZnSO4、CuSO4并盡可能除去F-和Cl-，其中雙極膜(BP)中間層的H2O解離為H+A.BP膜中H+均向右側溶液遷移，M膜為一價陰離子交換膜B.溶液a的溶質主要為HF和HCl，溶液b的溶質主要為ZnSO4和CuSO4C.當陽極產生22.4L氣體(標準狀況)時，有4mol離子通過N膜D.電解過程中，應控制高鹽廢水的pH不能過高答案B解析由圖可知，最左側為陽極室，水放電生成氧氣和氫離子；最右側為陰極室，水放電生成氫氣和氫氧根離子；電解池中陽離子向陰極移動，BP膜中H+均向右側溶液遷移；氟離子、氯離子通過M膜向左側遷移，故M膜為一價陰離子交換膜，A正確；溶液a中氟離子、氯離子通過M膜向左側遷移，氫離子與右側雙極膜遷移出來的OH-中和，故反應后溶液a的溶質主要為ZnSO4和CuSO4，溶液b的溶質主要為右側遷移過來的氟離子、氯離子與左側遷移過來的氫離子生成HF和HCl，B錯誤；陽極反應為2H2O-4e-=4H++O2↑，當陽極產生22.4L氣體，標準狀況下為1mol，根據電子守恒可知，有4mol離子通過N膜，C正確；電解過程中，若pH過高，則會導致鋅離子、銅離子轉化為沉淀，故應控制高鹽廢水的pH不能過高，D正確。6.(2024·山東菏澤高三一模)以濃差電池(電解質溶液濃度不同造成電勢差)為電源，用石墨作電極將NH3轉化為高純H2的裝置如圖。下列說法錯誤的是()A.Cu(1)的電極反應式為Cu2++2e-=CuB.離子交換膜Ⅱ一定為陽離子交換膜C.工作時，M電極附近溶液的pH降低D.電解停止時，理論上Cu(1)和Cu(2)電極的質量差為256g答案B解析以濃差電池為電源，以石墨為電極將NH3轉化為高純H2，M電極上NH3轉化為N2，N元素化合價升高，發生氧化反應，M電極為陽極，則N電極為陰極，Cu(1)為正極，電極反應式為Cu2++2e-=Cu，故A正確；M電極為陽極，電極反應式為2NH3-6e-+6OH-=N2↑+6H2O，消耗了OH-，堿性減弱，pH減小，則丙室內陰離子濃度降低，N電極為陰極，電極反應式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，丁室內陰離子濃度增大，為保持兩側電荷守恒，可以是丙室中鉀離子進入乙室，則離子交換膜為陽離子交換膜，也可以是乙中氫氧根離子進入丙室，則離子交換膜可以為陰離子交換膜，故B錯誤、C正確；電池從開始工作到停止放電，正極區硫酸銅溶液的濃度由2.5mol·L-1降低到1.5mol·L-1，負極區硫酸銅溶液由0.5mol·L-1升高到1.5mol·L-1，正極反應可還原Cu2+的物質的量為2L×(2.5-1.5)mol·L-1=2mol，正極質量增加128g，電路中轉移4mol電子，負極反應：Cu-2e-=Cu2+，轉移4mol電子時，負極消耗2molCu單質，質量減少128g，理論上Cu(1)和Cu(2)電極的質量差為256g，故D正確。7.(2024·天津市十二區縣重點校高三模擬)間接電解法合成苯甲醛的原理如圖所示。下列說法正確的是()A.電極a與電源負極相連B.“氧化池”中發生反應：+4Mn3++H2O→+4Mn2++4H+C.電解結束后，電解池陰極區溶液pH升高(忽略溶液體積變化)D.氧化池中產生的苯甲醛對a極反應沒有干擾答案B解析根據圖中信息可知，左側a電極反應為Mn2+-e-=Mn3+，為陽極，則b電極為陰極，電極反應為2H++2e-=H2↑，陽極生成的Mn3+進入“氧化池”將甲苯氧化為苯甲醛，發生的反應為+4Mn3++H2O→+4Mn2++4H+。據分析可知電極a是陽極，與電源正極相連，故A錯誤；電解過程中陰極電極b發生反應：2H++2e-=H2↑，同時電解質溶液中有等量的H+通過質子交換膜進入陰極區，從而使電解池陰極區溶液的pH幾乎不變(忽略溶液體積變化)，故C錯誤；苯甲醛有強還原性容易在電解池陽極上放電引起干擾，故D錯誤。8.(2024·黑龍江綏化高三下學期聯考模擬)如圖所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐漸溶解，下列判斷錯誤的是()A.a極電勢低于b極電勢B.交換膜c為質子交換膜C.隨著電解的進行，CuCl2溶液濃度變小D.當0.01molFe2O3完全溶解時，外電路中通過0.03mol電子答案D解析由題意可知，石墨電極Ⅱ為電解池的陽極，水在陽極失去電子發生氧化反應生成氧氣和氫離子，氫離子通過質子交換膜c進入中間室，與氧化鐵反應生成鐵離子和水，則a為直流電源的負極，b為正極，石墨電極Ⅰ為陰極，銅離子在陰極得到電子發生還原反應生成銅，氯離子通過陰離子交換膜進入中間室。由分析可知，a為直流電源的負極、b為正極，則a極電勢低于b極電勢，故A正確；由分析可知，石墨電極Ⅰ為陰極，銅離子在陰極得到電子發生還原反應生成銅，氯離子通過陰離子交換膜進入中間室，所以隨著電解的進行，氯化銅溶液濃度變小，故C正確；氧化鐵與氫離子反應生成鐵離子和水，0.01mol氧化鐵溶解消耗氫離子的物質的量為0.06mol，則0.01mol氧化鐵溶解，外電路中通過0.06mol電子，故D錯誤。9.(2024·湖南師范大學附屬中學高三模擬)利用氫氧燃料電池可實現由白磷電解法制備Li[P(CN)2]，并能實現H2的循環利用，其工作原理如圖所示(已知：Me為甲基；電極均為石墨電極)，下列說法正確的是()A.電池工作時電極a連接電極cB.通電一段時間后，當生成9gLi[P(CN)2]時，電極a消耗H2的體積(標準狀況)為2.24LC.若隔膜e為陽離子交換膜，則燃料電池的放電會使左側溶液pH增大D.電解產生的H2中的氫元素來自LiOH答案D解析由圖可知，左側裝置為氫氧燃料電池裝置，電極a為負極，電極反應為H2-2e-=2H+，電極b為正極，電極反應為O2+4e-+2H2O=4OH-；右側裝置為電解池，與電極a連接的電極d為陰極，電極反應為2HCN+2e-=H2↑+2CN-，與電極b連接的電極c為陽極，電極反應為P4-4e-+8LiCN=4Li[P(CN)2]+4Li+。由得失電子守恒可知，標準狀況下，生成9gLi[P(CN)2]時，電極a消耗氫氣的體積為9g90g·mol?1×12×22.4L·mol-1=1.12L，故B錯誤；負極發生反應：H2-2e-=2H+，若隔膜e為陽離子交換膜，氫離子和K+通過陽離子交換膜進入正極區，但負極區溶液中氫離子濃度增加，pH減小，故C錯誤；氫氰酸在陰極得到電子發生還原反應生成氰酸根離子和氫氣，而由圖可知HCN中的10.(2024·太原高三下學期一模)我國科學家通過電化學耦合丙酮酸和硝酸鉀，在PdCu納米珠線(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意圖如圖。下列說法錯誤的是()A.X極上發生氧化反應，與電源的正極相連B.陰極反應：+NO3?+11H++10e-=+4H2OC.該工藝可將污水中的硝酸鹽轉化為氨基酸，實現變廢為寶D.該離子交換膜為陰離子交換膜答案D解析X電極H2O生成氧氣發生氧化反應，為陽極，電極反應式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，Y為陰極，發生還原反應，電極反應式為+NO3?+11H++10e-=+4H2O，A、B正確；該離子交換膜為陽離子交換膜，H+可以通過，D11.(2024·湖北省高中名校聯盟高三月考)為了保護環境、充分利用鉛資源，科學家設計了如圖的H2?鉛化合物燃料電池實現鉛單質的回收。下列有關說法錯誤的是()A.正極區溶液pH升高，負極區溶液pH降低B.電子流向：電極b→負載→電極aC.正極區電極反應式為HPbO2?+H2O+2e-=D.為了提高Pb的回收率，離子交換膜為陰離子交換膜答案D解析根據題干信息，通過電化學裝置實現鉛單質的回收，正極區電極反應式為HPbO2?+H2O+2e-=Pb+3OH-，C正確；該裝置為H2?鉛化合物燃料電池，通入燃料氫氣的電極b為負極，電極a為正極，負極氫氣失電子、產生氫離子消耗氫氧根離子，溶液pH降低，正極產生氫氧根離子，溶液pH升高，A正確；電極b為負極，電極a為正極，電子流向：電極b→負載→電極a，B正確；離子交換膜應使用陽離子交換膜，防止HPbO212.(2024·長沙長郡中學高三適應性考試)溶液電池是最具潛力的大規模儲能電化學器件，然而不同的水溶液電池的發展又受到不同因素的限制。醌類()電極的酸堿混合電池能夠實現高能量密度和優異的循環穩定性。電池工作示意圖如圖所示，下列有關說法錯誤的是()A.放電時，右側醌類電極為負極B.放電時，左側電極反應式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OC.充電時，陽極區電解質溶液的pH保持不變D.充電時，電路中每轉移1mol電子，陰極增重20g答案C解析由圖可知放電時為原電池，左側電極反應式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，為原電池的正極，則右側醌類電極為負極；充電時，電源正極連接原電池正極，作電解池的陽極，電源負極連接原電池負極，作電解池的陰極，電極反應為+2nH2O+2nK++4ne-=+2nOH-，據此分析判斷。充電時，陽極電極反應式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，陽極區電解質溶液的pH減小，故C錯誤；由陰極電極反應可知，電路中每轉移4mol電子，陰極增重質量為80g，則電路中每轉移1mol電子，陰極增重20g，故D正確。題型突破練電化學裝置圖的綜合分析[分值：50分](選擇題1~5題，每小題3分，6~12題，每小題5分，共50分)1.某鋰離子電池其原理如圖所示，下列說法不正確的是()A.隔膜為陽離子交換膜B.放電時，A極發生反應為I3?+2e-=C.充放電過程中，只有一種元素化合價發生變化D.用此電池電解(惰性電極)足量AgNO3溶液，當有1mol離子穿過隔膜時，產生氣體分子數目為0.25NA答案C解析放電時B極為負極，S失去電子，發生氧化反應，釋放出的鋰離子移向正極，所以隔膜為陽離子交換膜，A正確；放電時，A極為正極，發生還原反應，電極反應式為I3?+2e-=3I-，B正確；充放電過程中，C元素和I元素的化合價均發生變化，C錯誤；用此電池電解(惰性電極)足量AgNO3溶液，陽極發生2H2O-4e-=O2↑+4H+，陰極發生4Ag++4e-=4Ag，當有1mol離子穿過隔膜時(轉移電子1mol)，產生氧氣0.25mol，分子數目為0.25NA，2.(2024·河南省創新聯盟模擬)科學家開發的一種寬溫域的鋰離子電池，其工作原理如圖所示。下列敘述錯誤的是()A.X極電勢高于Y極電勢B.放電時，X極電極反應式為Li3V2(PO4)3-2e-+2Li+=Li5V2C.充電時，電極Y與電源負極連接D.充電時，每生成1.4gLi時理論上轉移電子數約為1.204×1023答案B解析放電時，電極X為正極，電極Y為負極，電池中正極電勢高于負極電勢，電勢：電極X高于電極Y，A項正確；放電時，X極是正極，得電子，發生還原反應，電極反應式為Li3V2(PO4)3+2e-+2Li+=Li5V2(PO4)3，B項錯誤；充電時，電極Y為陰極，陰極與電源負極連接，C項正確；陰極反應式為Li++e-=Li，n(Li)=1.4g7g·mol?1=0.2mol，轉移n(e-)=0.2mol，轉移電子數目約為3.(2024·長沙高三新高考適應性考試)氧化鉍(Bi2O3)作為鎳/鉍電池的負極材料，因其理論容量高、易制備而受到廣泛關注。如圖為該電池的示意圖，下列說法正確的是()A.放電時，OH-從電極a移向電極bB.充電時，電子從電源負極→電極a→電極b→電源正極C.放電時，總反應為Bi2O3+3H2O+6NiO=6NiOOH+2BiD.充電時，電路轉移9.03×1024個電子，陽極質量增加255g答案D解析放電時，OH-從電極b移向電極a，故A錯誤；充電時，電子從電源負極→電極a，電極b→電源正極，電子不經過電解質溶液，故B錯誤；放電時，電極a為負極，電極反應式為2Bi-6e-+6OH-=Bi2O3+3H2O，電極b為正極，電極反應式為NiOOH+e-=NiO+OH-，總反應式為6NiOOH+2Bi=Bi2O3+3H2O+6NiO，故C錯誤；充電時，電極b為陽極，電極反應式為NiO+OH--e-=NiOOH，電路轉移9.03×1024個電子，即15mol電子，根據原子守恒可知，陽極增加的質量為15molOH-的質量，即15mol×17g·mol-1=255g，故D正確。4.(2024·湖南婁底高三模擬)普魯士白(立方晶胞)可作為鈉離子電池的正極材料，其機理示意圖如圖(其中Ⅱ、Ⅲ代表元素化合價)。下列有關說法不正確的是()A.若普魯士黃的晶胞棱長為apm，則其晶體的密度為8×134a3NAB.普魯士黃變成普魯士白的電極反應式：4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+=4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6C.普魯士藍晶胞中Fe3+與Fe2+的個數之比為1∶2D.失電子的過程即為脫去Na+的過程答案C解析普魯士黃晶胞中含有4個FeⅢFeⅢ(CN)6，故該晶體的密度為4×56×2+26×24(a×10?10)3×NAg·cm-3=8×134a3NA×1030g·cm-3，故A正確；由圖可知，1個普魯士黃晶胞變成普魯士白晶胞遷移鈉離子個數為8，故電極反應式為4FeⅢFeⅢ(CN)6+8e-+8Na+=4Na2FeⅡFeⅡ(CN)6，故B正確；普魯士黃晶胞中Fe3+個數為8，普魯士藍晶胞中含有4個Na+，說明發生反應Fe3++e-=Fe2+，故普魯士藍晶胞中Fe3+與5.羥基自由基(·OH)是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑，在直流電源的作用下，利用如圖所示裝置處理含苯酚廢水和含甲醛廢水(已知：H2O在膜a、b間解離為H+和OH-)。下列說法錯誤的是()A.直流電源的電極電勢：右端高于左端B.陽極的電極反應式為OH--e-=·OHC.電解質Na2SO4的作用是增強溶液的導電能力D.每處理9.4g苯酚，理論上有2.8molOH-透過膜b答案D解析M電極通入O2，發生反應生成·OH，反應式為O2+2e-+2H+=2·OH，M作陰極，N為陽極，反應式為OH--e-=·OH，據此作答。M作陰極，連接的直流電源左端為負極，N為陽極，連接的直流電源右端為正極，正極電勢高于負極，即右端高于左端，故A正確；加入電解質Na2SO4，溶解后自由移動的離子增多，但不影響電極反應，可以增強溶液的導電能力，故C正確；苯酚與·OH反應生成CO2的化學方程式為+28·OH→6CO2↑+17H2O，則每處理9.4g即0.1mol苯酚，理論上有2.8molOH-透過膜a，故D錯誤。6.(2024·江西九江市高三模擬)我國科學家設計了CO2與氯堿耦合電解池裝置如圖。這種方法的優點是可以得到氯氣和氫氧化鈉，實現與氯堿工業的聯合。下列說法正確的是()A.離子交換膜為陰離子交換膜B.工作一段時間陰極附近溶液的pH減小C.電解總反應的化學方程式為CO2+2NaCl+H2OHCOONa+Cl2+NaOHD.標準狀況下，每生成2.24LCl2，溶液中通過的電子為0.2mol答案C解析由圖示可知，陰極的電極反應式為CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，陽極的電極反應式為2Cl--2e-=Cl2↑，由此分析回答。陰極區生成OH-，Na+從陽極區通過離子交換膜進入陰極區，所以該離子交換膜為陽離子交換膜，A錯誤；工作一段時間陰極產生OH-，陰極附近溶液pH變大，B錯誤；電子不能通過溶液，D錯誤。7.(2024·江西省部分高中學校高三聯考)利用庫侖測硫儀測定氣體中SO2的含量的電解原理如圖，檢測前(此時電解池不工作)電解質溶液中c(I3?)c(I?A.X極應該和電源的負極相連B.電解時消耗的電量越多，待測氣體中SO2的含量越低C.當通入SO2時溶液中K+向X極移動D.若有0.25molSO2被處理，則電解質溶液中約增加0.5molH+答案D解析由圖可知，測硫儀工作時，左側鉑電極為電解池的陽極，I-在陽極失去電子發生氧化反應生成I3?，電極反應式：3I--2e-=I3?，反應生成的I3?與SO2反應生成I-、SO42?和H+，反應的離子方程式為SO2+I3?+2H2O=3I-+SO42?+4H+，右側鉑電極為陰極，溶液中的氫離子在陰極得到電子發生還原反應生成氫氣。根據分析，左側鉑電極為電解池的陽極，應與電源正極相連，A錯誤；由題干知電解時消耗的電量越多，被還原的I3?越多，待測氣體中SO2的含量越高，B錯誤；電解池中陽離子向陰極移動，即溶液中K+向Y極移動，C錯誤；SO2溶解并將I3?還原，測硫儀便立即自動進行電解至c8.電滲析法淡化海水裝置示意圖如圖，電解槽中陰離子交換膜和陽離子交換膜相間排列，將電解槽分隔成多個獨立的間隔室，海水充滿在各個間隔室中。通電后，一個間隔室的海水被淡化，而其相鄰間隔室的海水被濃縮，從而實現了淡水和濃縮海水分離。下列說法正確的是()A.離子交換膜b為陽離子交換膜B.各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡水C.通電時，電極1附近溶液的pH比電極2附近溶液的pH變化明顯D.淡化過程中，得到的濃縮海水沒有任何使用價值答案B解析A項，由圖分析可知，電極1為電解池的陽極，氯離子放電生成氯氣，電極反應為2Cl--2e-=Cl2↑，電極2為陰極，溶液中H2O放電生成氫氣，電極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-，離子交換膜a是陽離子交換膜，離子交換膜b是陰離子交換膜，錯誤；B項，結合陰、陽離子的移向可知，各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡水，正確；C項，由上述電極反應式知電極2附近溶液的pH比電極1附近溶液的pH變化明顯，錯誤；D項，淡化過程中，得到的濃縮海水可以提取氯化鈉、鎂、溴等，有使用價值，錯誤。9.用鋰硫電池處理含有氯化銨的廢水裝置如圖，鋰硫電池工作原理：16Li+S88Li2S。下列說法正確的是()A.a電極與鋰硫電池的正極相連B.c、e為陰離子交換膜，d為陽離子交換膜C.當鋰硫電池中消耗32g硫時，N室增加的離子總物質的量為4molD.出口一和出口二物質分別為H3PO4濃溶液、Na2SO4濃溶液答案C解析電池放電時，Li電極失去電子變為Li+，發生氧化反應，則Li為負極，硫為正極，電極反應為S8+16e-=8S2-，N室氯化鈉濃度變大，故b極區鈉離子向N室移動，M室氯離子向N室移動，e為陽離子交換膜，d為陰離子交換膜，b為陽極，電極反應式為2H2O-4e-