专题讲座（六）隔膜在电化学的作用第一部分：高考真题感悟1．（2020·海南·高考真题）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是A．电池可用于乙醛的制备B．b电极为正极C．电池工作时，a电极附近pH降低D．a电极的反应式为O2+4e--4H+=2H2O【答案】A【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，x为水。A．该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符合题意；B．根据分析，a电极为正极，b电极为负极，故B不符合题意；C．电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，a电极附近pH升高，故C不符合题意；D．根据分析，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，故D不符合题意；答案选A。2．（2020·山东·高考真题）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是A．负极反应为B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1【答案】B【解析】据图可知a极上CH3COOˉ转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极为正极。A．a极为负极，CH3COOˉ失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+，故A正确；B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误；C．当电路中转移1mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa+移向正极，即除去1molNaCl，质量为58.5g，故C正确；D．b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H++2eˉ=H2↑，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D正确；故答案为B。3．（2020·山东·高考真题）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A．阳极反应为B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H+由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量【答案】D【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的化合价降低，被还原，做电解池的阴极。A.依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反应式是2H2O-4e-=4H++O2↑，故A正确，但不符合题意；B.电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故B正确，但不符合题意；C.有B的分析可知，C正确，但不符合题意；D.电解时，阳极的反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，阴极的反应为：O2+2e-+2H+=H2O2，总反应为：O2+2H2O=2H2O2，要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，故D错误，符合题意；故选：D。4．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D．当完全溶解时，至少产生气体336mL(折合成标准状况下)【答案】C【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D．当完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式，产生氧气为0.015mol，体积为336mL(折合成标准状况下)，故D正确；故选C。5．（2022·山东·高考真题）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应式为D．若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池。A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e-=Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；B．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合H2O，电极反应式为2LiCoO2+2e-+8H+=2Li++2Co2++4H2O，负极发生的反应为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2↑+7H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+4H+=Li++Co2++2H2O，C错误；D．若甲室Co2+减少200mg，则电子转移物质的量为n(e-)=；若乙室Co2+增加300mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；故合理选项是BD。第二部分：最新模拟精练完卷时间：50分钟一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）1．（2022·广西柳州·模拟预测）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。下列说法正确的是A．放电时，负极区pH升高B．放电时，1mol转化为HCOOH，转移的电子数为4molC．充电时，Zn电极连电源正极D．充电时，产生22.4L(标准状况下)，生成的Zn为130g【答案】D【解析】A．负极上Zn失电子，生成Zn2+，Zn2+结合OH-生成，消耗了溶液中的氢氧根离子，负极区pH下降，A错误；B．放电时，正极反应为，1molCO2转化为HCOOH，转移的电子数为2mol，B错误；C．充电时，Zn电极连接电源负极，阴极反应为，C错误；D．充电时总反应式为，生成1mol氧气的同时，生成Zn2mol，即生成的Zn为130g，D正确；故答案选D。2．（2022·广西玉林·一模）水是鱼类赖以生存的环境，较好的水质能减少鱼类疾病的发生，更有利于鱼类的生长和生存。世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。下列说法正确的是A．Y为电源的正极B．阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2OC．将该装置放置于高温下，可以提高其净化效率D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，理论上电极上流出22mole-【答案】B【解析】从装置图中可知，X电极连接的电极上发生反应是微生物作用下BOD、H2O生成CO2，Y电极连接电极上，微生物作用下，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，为电解池的阴极，则Y为负极，X为正极。A．Y电极连接电极上，微生物作用下，硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，为电解池的阴极，则Y为电源的负极，故A错误；B．阴极是硝酸根离子生成了氮气，氮元素化合价降低，发生还原反应，阴极反应式为2+10e-+12H+=N2↑+6H2O，故B正确；C．若该装置在高温下进行，催化剂微生物被灭活，则净化效率将降低，故C错误；D．若BOD为葡萄糖(C6Hl2O6)，则1mol葡萄糖被完全氧化时，碳元素化合价0价变化为+4价，理论上电极上流出电子的物质的量：4e-×6=24mole-，故D错误；故选：B。3．（2022·河南河南·二模）天津大学某科研团队利用电解原理，实现了两电极体系中甲酸和辛腈的高选择性合成，其工作原理如下图所示。下列说法正确的是注：不考虑电极的副反应。A．Ni2P电极与直流电源的负极相连B．通电一段时间后，In/In2O3-x电极附近溶液的pH不变C．工作时，每转移2mol电子阴极室和阳极室中溶液的质量变化相差46gD．理论上整个反应过程的原子利用率为100%【答案】D【解析】有机反应中：加氧去氢为氧化，加氢去氧为还原，左侧In/In2O3-x电极上是CO2加氢生成HCOOH，发生还原反应，故该电极是电解池阴极，右侧Ni2P电极上是CH3(CH2)7NH2去氢生成CH3(CH2)6CN，发生氧化反应，故该电极是电解池阳极；A．根据分析，Ni2P电极是阳极，所以所连直流电源正极，A错误；B．通电一段时间后，In/In2O3-x电极附近HCOOH浓度变高，其电离的H+变多，所以溶液pH变小，B错误；C．阳极电极反应式为，阴极电极反应式为，每转移2mol电子，根据电极反应式可以看到，阴极会有1molCO2进入结合H+生成HCOOH，增加质量为44g，阳极会生成2molH+,且H+会通过阳离子交换膜转移至阴极区，阴极区质量增加2g，阳极区质量减少2g，所以两极室质量差是48g，C错误；D．理论上，电路上每转移2mol电子，阳极损失2molH+，H+全部转移至阴极区结合CO2生成HCOOH，没有任何材料浪费，所以原子利用率为100%，D正确；综上，本题选D。4．（2022·江西江西·模拟预测）我国学者开发了一种新型高效电解析氢(HER)催化剂，大幅降低了电解所需的电压，同时可将气体变废为宝。其工作原理如图所示，下列说法正确的是A．Y电极可选择铁B．X的电极反应式为C．吸收的反应的离子方程式为D．当回收32t硫时，理论上有通过M由a流向b【答案】C【解析】根据图示，左侧氢离子得电子生成氢气，故左侧X为阴极，右侧Y为阳极，亚铁离子失去电子生成铁离子，铁离子与H2S发生氧化还原反应得到S。A．Y为电解池阳极，若选择铁作电极，则电极反应式为，A错误；B．X的电极反应式为，B错误；C．吸收反应的离子方程式为，C正确；D．当回收32t硫时，S元素化合价由-2价升高为0价，转移电子数为：，故理论上有通过M由b流向a，D错误；故选C。5．（2022·河南开封·一模）K-O2电池结构如图所示，a和b为两个电极，其中之一为单质钾。关于该电池，下列说法错误的是A．正极反应式为O2+2e—+K+=KO2B．隔膜允许K+通过，不允许O2通过C．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极D．用此电池电解CuCl2溶液，理论上消耗3.9gK时，产生3.2gCu【答案】A【解析】由图可知，a电极为原电池的负极，钾失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为K—e—=K+，b电极为正极，氧气在钾离子作用下得到电子发生还原反应生成超氧化钾，电极反应式为O2+e—+K+=KO2。A．由分析可知，b电极为正极，氧气在钾离子作用下得到电子发生还原反应生成超氧化钾，电极反应式为O2+e—+K+=KO2，故A错误；B．钾是活泼金属，易与氧气反应，所以电池工