热点专项练9 电化学装置中的“离子交换膜”1.(2021江苏扬州考前调研)微生物燃料电池可用于处理含CH3COO-的污水,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )A.微生物燃料电池需在高温环境中使用B.电极P上的反应为CH3COO-+2H2O+8e-2CO2↑+7H+C.电路中转移4mole-时,电极Q上会消耗22.4LO2D.用该电池同时处理含Cl的废水时,废水应通入N区2.(2021山东聊城一中开学模拟)中国科学院研究团队在碱性锌铁液流电池研究方面取得新进展,该电池的总反应为Zn+2[Fe(CN)6]3-+4OH-2[Fe(CN)6]4-+[Zn(OH)4]2-。下列叙述正确的是( )A.放电时,M极电极反应式为[Fe(CN)6]3--e-[Fe(CN)6]4-B.充电时,N接电池负极,该电极发生氧化反应C.充电时,右侧贮液器中溶液浓度减小D.放电时,电路中转移2mol电子时,负极区电解质溶液增重65g3.(2021山东寿光现代中学月考)某研究团队发现,利用微生物电化学系统可处理含氮废水。下图是一种新型的浸没式双极室脱盐—反硝化电池,中间由质子交换膜隔开,阳极室中的N通过泵循环至阴极室。下列说法错误的是( )\nA.电极电势:阴极室高于阳极室B.负极的电极反应式:CH2O-4e-+H2OCO2+4H+C.当处理1molN时,有5molH+经过质子交换膜移向阴极室D.该装置需在适宜的温度下进行,温度不宜过高4.(2021江苏徐州考前模拟)以为原料,采用电解法制取的装置如图。下列说法正确的是( )A.电子由铅合金经溶液流到金属DSA电极B.每转移1mole-时,阳极电解质溶液的质量减少8gC.阴极主要发生的电极反应为+6e-+6H++2H2OD.反应结束后阳极区pH增大5.(2021重庆适应性测试)双极膜在电渗析中应用广泛,它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层,工作时水层中的H2O解离成H+和OH-,并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。如图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是( )\nA.出口2的产物为HBr溶液B.出口5的产物为硫酸溶液C.Br-可从盐室最终进入阳极液中D.阴极的电极反应为2H++2e-H2↑参考答案热点专项练9 电化学装置中的“离子交换膜”1.D 解析该装置为微生物燃料电池,即原电池,根据氢离子的流向可知P极为负极,CH3COO-被氧化为CO2,Q极为正极,氧气被还原为水。高温会使微生物失活,从而使电池无法工作,A错误;电极P为负极,CH3COO-失电子被氧化,B错误;未指明温度和压强,无法计算消耗氧气的体积,C错误;用该电池同时处理含Cl的废水时,Cl应在正极被还原,即通入N区,D正确。2.C 解析根据图示及总反应可知,放电时N为负极,Zn失去电子发生氧化反应,M为正极,[Fe(CN)6]3-得电子发生还原反应;充电时N为阴极,[Zn(OH)4]2-得电子发生还原反应,M为阳极,[Fe(CN)6]4-失去电子发生氧化反应。放电时,M为电池正极,[Fe(CN)6]3-得电子发生还原反应,电极反应式为[Fe(CN)6]3-+e-[Fe(CN)6]4-,故A项错误;充电时,N为阴极,接电池负极,[Zn(OH)4]2-得电子发生还原反应,故B项错误;充电时,右侧贮液器中[Zn(OH)4]2-得到电子生成Zn,离子减少,溶液浓度减小,故C项正确;放电时,Zn失电子后结合氢氧根生成[Zn(OH)4]2-,当电路中转移2mol电子时,溶液增加的质量为1molZn和2molOH-的质量之和,大于65g,故D项错误。3.B 解析原电池中电极电势右侧正极高于左侧负极,则右侧阴极高于左侧阳极,故A正确;负极电极反应式为(CH2O)n-4ne-+nH2OnCO2↑+4nH+,故B错误;由正极电极反应式2N+12H++10e-N2↑+6H2O可知,当处理1molN时,有5molH+经过质子交换膜移向阴极室,故C正确;温度过高时(CH2O)n会变成气体,因此需要控制温度,故D正确。4.C 解析金属DSA上水失电子生成O2,电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,则金属DSA为阳极,铝合金为阴极,阴极主要发生的电极反应为+6e-+6H++2H2O,该离子交换膜为阳离子交换膜。电子不经过溶液,A错误;金属DSA上发生反应:2H2O-4e-O2↑+4H+,每转移1mole-时,消耗0.5mol水,生成0.25mol即8gO2,1mol即1gH+通过阳离子交换膜,阳极电解质溶液的质量减少9g,B错误;由分析可知,C正确;阳极区的电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+,硫酸的浓度增大,反应结束后阳极区pH减小,D错误。5.D 解析盐室中的钠离子通过阳离子交换膜进入交换室1\n和双极膜产生的氢氧根形成氢氧化钠,所以出口2的产物是氢氧化钠溶液,A错误;盐室中的溴离子通过阴离子交换膜进入交换室2和双极膜产生的氢离子形成溴化氢溶液,出口4产物为HBr溶液,钠离子、溴离子不能通过双极膜,故出口5不是硫酸,Br-不会从盐室最终进入阳极液中,B、C错误;阴极是惰性电极,则H+在阴极发生还原反应,电极反应为2H++2e-H2↑,D正确。
