2023版高中化学人教版选择性必修1 第四章 化学反应与电能 专题强化练7 原电池、电解池中隔膜的类型与作用

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专题强化练7　原电池、电解池中隔膜的类型与作用1.(2022江苏常熟期中)废水中通过加入适量乙酸钠,设计成微生物电池可以将废水中的氯苯转化为苯而除去,其原理如图所示。则下列叙述不正确的是(　　)A.电池工作时需控制温度不宜过高B.a极电极反应式为+e- +Cl-C.b极为负极,发生氧化反应D.H+由b极通过质子交换膜向a极移动2.(2020江苏南通质检)某微生物脱盐池的装置如图所示,下列说法正确的是(　　)A.电子由石墨电极流出B.生物膜电极反应为CH3COO-+2H2O+8e- 2CO2↑+7H+C.X、Y依次为阴离子、阳离子选择性交换膜D.该装置可以将电能转化为化学能3.清华大学王晓琳教授首创三室电解法制备LiOH,其工作原理如图所示,下列说法不正确的是(　　)A.X电极连接电源正极B.M为阴离子交换膜C.Y电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-D.制备2.4 g LiOH产生的H2在标准状况下为1.12 L4.(2022河北任丘一中期中)一种高压可充电混合电池采用阴、阳双隔膜完成离子循环(如图),该电池良好的电化学性能为解决传统水性电池的关键问题提供了很好的机会。下列说法正确的是(　　)A.充电时,阳极反应式为PbO2+4H++S+2e- PbSO4+2H2OB.电池放电时,a、d两极室电解质溶液pH都增大C.离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜D.放电时,每转移2 mol电子,中间K2SO4溶液中溶质减少1 mol5.(2022福建宁化一中期中)某地海水中主要离子的含量如表,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(　　)离子含量mg/L离子含量mg/LNa+9 360Cl-16 000K+83S1 200Ca2+200HC118Mg2+1 100—— A.甲室的电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑B.乙室和丁室中部分离子的浓度增大,淡水的出口为bC.淡化过程中易在戊室形成水垢D.通过阳膜1的离子的物质的量为2 mol时,戊室收集到22.4 L(标准状况下)气体6.(2021湖北适应性考试)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。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是(　　)A.出口2的产物为HBr溶液B.出口5的产物为H2SO4溶液C.Br-可从盐室最终进入阳极液中D.阴极电极反应式为2H++2e- H2↑7.(2021山东德州十校期中联考)锂离子电池又称为“摇摆电池”,广泛应用于电动自行车等,其充放电过程就是锂离子的嵌入和脱嵌过程(习惯上正极用嵌入或脱嵌表示,负极用插入或脱插表示),即充放电过程就是锂离子在正、负极间往返运动而形成电流。其装置结构简图如图所示(电解液为溶有LiPF6的碳酸酯类溶剂,隔膜为仅锂离子能通过的高分子膜),工作原理为C6Li+Li(1-x)MO2 LiMO2+C6Li(1-x)(M代表过渡元素),则下列说法错误的是(　　)A.电池放电时,正极为石墨B.锂离子电池的优点是质量小,电容量大,可重复多次使用C.电池充电时阳极的反应为LiMO2-xe- Li(1-x)MO2+xLi+D.锂离子电池的电解液不能是水溶液,因为锂是活泼金属,能与水反应
答案全解全析1.B　有微生物参与反应,若温度过高,微生物的蛋白质发生变性,将失去其生理活性,因此电池工作时需控制温度不宜过高,A正确;a极为正极,得到电子发生还原反应,电极反应式为+2e-+H+ +Cl-,B错误;b极上CH3COO-失去电子生成CO2,因此b极为负极,发生氧化反应,C正确;在原电池内电路中,H+向正极移动,即H+由b极通过质子交换膜向a极移动,D正确。知识拓展2.C　微生物脱盐池的装置是将化学能转化为电能的装置,为原电池。由题图知石墨为正极,生物膜为负极,正极发生还原反应,负极发生氧化反应,负极反应为CH3COO-+2H2O-8e- 2CO2↑+7H+;原电池内电路中,Na+通过阳离子交换膜Y移向正极,Cl-通过阴离子交换膜X移向负极,从而使海水中NaCl含量减少形成淡水,达到脱盐的目的。3.C　由题图可知右室获得LiOH,应是水放电生成氢气与氢氧根离子,发生还原反应,则Y为阴极、X为阳极,X电极与电源正极相连,A正确;X为阳极,电极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑,硫酸根离子通过M移向左室,M为阴离子交换膜,B正确;Y为阴极,水放电生成氢气与氢氧根离子,电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,C错误;制备2.4 g LiOH,n(OH-)=n(LiOH)=2.4 g÷24 g/mol=0.1 mol,阴极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,则n(H2)=0.05 mol,标准状况下氢气体积为0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L,D正确。4.C　由题图可知,放电时为原电池,PbO2极为正极,电极反应式为PbO2+4H++S+2e- PbSO4+2H2O,充电时,PbO2极为阳极,阳极反应式为PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H++S,A错误;放电时,Zn极反应式为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-,PbO2极反应式为PbO2+4H++S+2e- PbSO4+2H2O,则a极室电解质溶液pH减小、d极室电解质溶液pH增大,B错误;该混合电池放电时K+通过离子交换膜b、S通过离子交换膜c移向中间K2SO4溶液中,则离子交换膜b、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜,C正确;放电时每转移2 mol电子,则有2 mol K+通过离子交换膜b、1 mol S通过离子交换膜c移向中间K2SO4溶液中,所以中间K2SO4溶液中溶质增加1 mol,D错误。5.D　甲室的电极与电源正极相连,作阳极,发生氧化反应,电极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,A项正确;阴(阳)离子交换膜只允许阴(阳)离子通过,电解时,丙室中阴离子移向乙室,阳离子移向丁室,所以乙室和丁室中部分离子的浓度增大,丙室中阴、阳离子浓度减小,淡水的出口应为b,B项正确;开始电解时,阳极(甲室电极)上Cl-放电生成Cl2,阴极(戊室电极)上水得电子生成H2,同时生成OH-,生成的OH-与Mg2+结合生成Mg(OH)2,OH-和反应生成C与Ca2+结合生成CaCO3沉淀,所以电解一段时间后戊室形成水垢,C项正确;通过阳膜1的阳离子有Na+、K+、Ca2+、Mg2+等,当通过阳膜1的离子的物质的量为2 mol时,转移电子在2~4 mol之间,转移电子数目不确定,无法计算出生成H2的体积,D项错误。6.D　电解时,溶液中的阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,溶液中的Na+向阴极移动,与双极膜提供的氢氧根离子结合,出口2的产物为NaOH溶液,A错误;溶液中的Br-向阳极移动,与双极膜提供的氢离子结合,故出口4的产物为HBr溶液,钠离子不能通过双极膜,故出口5不是H2SO4溶液,B错误;Br-不能通过双极膜,即Br-不会从盐室进入阳极液中,C错误;电解池阴极发生还原反应:2H++2e- H2↑,D正确。7.A　电池放电时,电子从石墨电极流出,则石墨为负极,A错误;锂离子电池是新型的高能电池,质量小,电容量大,可重复多次使用,B正确;电池充电时,阳极是LiMO2失电子发生氧化反应生成Li(1-x)MO2和Li+,电极反应为LiMO2-xe- Li(1-x)MO2+xLi+,C正确;锂离子电池的电解液不能是水溶液,因为锂是活泼金属,能与水反应,D正确。