1、1考前强化练 12 常见膜化学1.(2018 山西太原高三模拟)LED 系列产品是一类新型节能产品。图甲是 NaBH4/H2O2燃料电池的装置示意图,图乙是 LED 发光二极管的装置示意图。下列叙述错误的是( )A.电池应选用阳离子交换膜,Na +向 A 极区移动B.电池 A 极区的电极反应式为 H2O2+2e- 2OH-C.每有 1 mol NaBH4参加反应,转移电子数为 4NAD.要使 LED 发光二极管正常发光,图乙中的导线 a 应与图甲中的 B 极相连答案 C解析 电池放电过程中,负极发生氧化反应生成 B ,电极反应式为 B +8OH-8e- B +6H2O,A-2 -4 -2电极为
2、正极,正极电极反应式为 H2O2+2e- 2OH-,为维持电荷平衡,应选用阳离子交换膜,原电池中阳离子移向正极,Na +从负极区向正极区移动,故 A 项正确,B 项正确;负极发生氧化反应生成 B ,-2电极反应式为 B +8OH-8e- B +6H2O,有 1 mol NaBH4参加反应转移电子数为 8NA,故 C 项错-4 -2误;要使 LED 发光二极管正常发光,图乙中的导线 a(阴极)应与图甲中的 B 极(负极)相连,故 D 项正确。2.(2018 山东济南第一中学高三月考)化学在环境保护中起着十分重要的作用,电化学降解 N 的-3原理如图所示。下列说法不正确的是( )A.A 为电源的正
3、极2B.溶液中 H+从阳极向阴极迁移C.Ag-Pt 电极的电极反应式为 2N +12H+10e- N2+6H 2O-3D.电解过程中,每转移 2 mol 电子,则左侧电极就产生 32 g O2答案 D解析 该装置中,硝酸根离子得电子发生还原反应,则 Ag-Pt 电极为阴极、Pt 电极为阳极,连接阴极的B 极为负极,A 极为正极,故 A 项正确;电解时阳离子向阴极移动,所以 H+从阳极向阴极迁移,故 B 项正确;阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应,电极反应式为 2N +12H+10e- N2+6H 2O,故 C-3项正确;左侧电极为阳极,发生反应 2H2O-4e- 4H+O2,所以每转移 2 m
4、ol 电子时,左侧电极就产生 0.5 mol 即 16 g O2,故 D 项错误。3.(2018 甘肃武威第十八中学高三)根据光合作用原理,设计如图原电池装置。下列说法正确的是( )A.a 电极为原电池的正极B.外电路电流方向是 abC.b 电极的电极反应为 O2+2e-+2H+ H2O2D.a 电极上每生成 1 mol O2,通过质子交换膜的 H+为 2 mol答案 C解析 根据图示信息,可知 a 电极反应 2H2O-4e- 4H+O2,发生了氧化反应,a 电极为原电池的负极,A项错误;外电路电流由正极流向负极,即由 ba,B 项错误;根据图示信息,b 电极的电极反应为O2+2e-+2H+
5、H2O2,C 项正确;由 a 极的电极反应方程式可知,a 电极上每生成 1 mol O2,通过质子交换膜的 H+为 4 mol,D 项错误。4.(2018 安徽宿州高三教学质量监测)太阳能光电池具有可靠稳定、寿命长、安装维护简便等优点,现已得到广泛应用。氮化镓(GaN)光电池的结构如图所示。下列说法中正确的是( )A.该装置系统中只存在光能与电能之间的转化B.Cu 电极反应式为 CO2+8H+-8e- CH4+2H2OC.工作时,产生的 O2、CH 4体积比为 11(同温同压)D.离子交换膜为质子交换膜,H +从左池移向右池答案 D3解析 由氮化镓(GaN)光电池的工作原理装置图可知,左池中
6、GaN 为负极,该电极上水失电子发生氧化反应生成氧气,右池 Cu 电极为正极发生还原反应,该电极上 CO2得到电子被还原生成 CH4,电极反应式为 CO2+8e-+8H+ CH4+2H2O。由氮化镓(GaN)光电池的工作原理装置图可知,该装置系统中存在太阳能转变为化学能,化学能转变为电能,电能又转变为热能、光能等,A 项错误;根据上述分析,B 项错误;根据转移电子守恒可知,同温同压下产生的 O2、CH 4的体积比为 21,C 项错误;阳离子向正极移动,所以离子交换膜为质子交换膜,H +从负极左池移向正极右池,D 项正确。5.(2018 云南峨山彝族自治县第一中学模拟)现有阳离子交换膜、阴离子交
7、换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解 Na2SO4溶液生产 NaOH 溶液和 H2SO4溶液。下列说法中正确的是( )A.b 是阴离子交换膜,允许 Na+通过B.从 A 口出来的是 H2SO4溶液C.阴极反应式为 4OH-4e- 2H2O+O2D.Na2SO4溶液从 G 口加入答案 B解析 由题意知,硫酸钠溶液从 F 通入,阴极上 H+放电生成氢气,破坏水的电离平衡生成氢气和 OH-,b为阳离子交换膜,允许 Na+通过,从 G 通入稀氢氧化钠溶液,D 口出来的是较浓的氢氧化钠溶液;阳极上 OH-放电生成氧气和 H+,a 为阴离子交换膜,允许 S 通过,从
8、E 通入稀硫酸,A 口出来的是较浓2-4的硫酸。综上所述,B 项正确。6.(2018 四川泸州高三教学质量诊断)用惰性电极电解法制备硼酸H 3BO3或 B(OH)3的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是( )A.阴极与阳极产生的气体体积比为 12B.b 极的电极反应式为 2H2O-2e- O2+4H +C.产品室中发生的反应是 B(OH)3+OH- B(OH)-4D.每增加 1 mol H3BO3产品,NaOH 溶液增重 22 g答案 D解析 由图可知,b 电极为阳极,电解时阳极上水失电子生成 O2和 H+,a 电极为阴极,电解时阴极上水得电子生成
9、H2和 OH-,原料室中的钠离子通过阳膜进入 a 极室,溶液中 c(NaOH)增大,原料室中的 B(OH通过阴膜进入产品室,b 极室中氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH 与 H+发生反应生成)-4 )-44H3BO3;a、b 电极反应式分别为 2H2O+2e- H2+2OH -、2H 2O-4e- O2+4H +,理论上每生成 1 mol产品,b 极生成 1 mol H+、a 极生成 0.5 mol H2。由 a、b 电极反应式可知,阴极生成 2 mol H2同时阳极生成 1 mol O2,故 A 项错误;根据上述分析可知,B 项、C 项错误;理论上每生成 1 mol 产品,b 极生成 1 m
10、ol H+、a 极生成 0.5 mol H2,质量为 1 g,同时原料室中的钠离子通过阳膜进入 a 极室 1 mol,其质量为 23 g,所以氢氧化钠溶液增重 22 g,故 D 项正确。7.(2018 浙江暨阳高三联考)用原电池原理可以处理硫酸工业产生的 SO2尾气。现将 SO2通入如图装置(电极均为惰性材料)进行实验。下列说法不正确的是( )A.M 极为负极,电极上发生氧化反应B.溶液中 H+移向 N 区,S 移向 M 区2-4C.N 极发生的电极反应为 O2+4H+4e- 2H2OD.相同条件下,M、N 两极上消耗的气体体积之比为 21答案 B解析 该电池的本质是二氧化硫、氧气与水反应生成硫酸,M 电极上二氧化硫失去电子发生氧化反应生成 S ,为负极,电极反应式为 SO2+2H2O-2e- S +4H+,N 电极为氧气得电子结合氢离子生2-4 2-4成水为正极,电极反应式为 O2+4H+4e- 2H2O,故 A 项正确;根据上述分析,M 极为负极,溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,因此溶液中 H+移向 N 区,但阴离子不能通过质子交换膜,故 B项错误;N 电极为氧气得电子结合氢离子生成水,电极反应式为 O2+4H+4e- 2H2O,故 C 项正确;根据上述分析,在相同条件下,M、N 两极上消耗的气体体积之比为 21,故 D 项正确。
