含离子交换膜电池的应用训练题

含离子交换膜电池的应用训练题
1.(2019·潍坊模拟)海水中含有大量Na ＋、Cl －及少量Ca 2
＋
、Mg 2＋、SO 2－4，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如
图所示。

下列说法正确的是( )
A ．b 膜是阳离子交换膜
B ．A 极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C ．淡化工作完成后A 、B 、C 三室中pH 大小为pH A <pH B <pH C
D ．B 极室产生的气体可使湿润的KI­淀粉试纸变蓝
解析：选A 因为阴极是阳离子反应，所以b 膜为阳离子交换膜，选项A 正确；A 极室Cl －在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B 错误；淡化工作完成后，A 室Cl －失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B 室H ＋得电子产生氢气，OH －浓度增大，溶液呈碱性，C 室溶液呈中性，pH 大小为pH A <pH C <pH B ，选项C 错误；B 极室H ＋得电子产生氢气，不能使湿润的KI­淀粉试纸变蓝，选项D 错误。

2.用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质
(如硫酸钾、碳酸钾等)的粗KOH 溶液，其工作原理如图所示。

下列说法正确的是( )
A ．电极N 为阳极，电极M 上H ＋发生还原反应
B ．电极M 的电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑
C ．d 处流进粗KOH 溶液，e 处流出纯KOH 溶液
D ．b 处每产生11.2 L 气体，必有1 mol K ＋穿过阳离子交换膜
解析：选B 根据图示，K ＋移向电极N ，所以N 是阴极，M 极是阳极，OH －发生氧化反应生成氧气，电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑，故A 错误、B 正确；c 处流进粗KOH 溶液，f 处流出纯KOH 溶液，故C 错误；N 极是阴极，H ＋发生还原反应生成氢气，非标准状况下11.2 L 氢气的物质的量不一定是0.5 mol ，故D 错误。

3．(2019·洛阳质检)如图是一种正投入生产的大型蓄电系统。

放电前，被膜隔开的电解质为Na 2S 2和NaBr 3，放电后分别变为Na 2S 4和NaBr 。

下列叙述正确的是
( )
A ．放电时，负极反应为3NaBr －2e －===NaBr 3＋2Na ＋
B ．充电时，阳极反应为2Na 2S 2－2e －===Na 2S 4＋2Na ＋
C ．放电时，Na ＋经过离子交换膜由b 池移向a 池
D ．用该电池电解饱和食盐水，产生2.24 L H 2时，b 池生成17.40 g Na 2S 4 解析：选C 放电时，负极上Na 2S 2被氧化生成Na 2S 4，电极反应式为2Na 2S 2－2e －===Na 2S 4＋2Na ＋，A 错误；充电时，阳极上NaBr 失电子被氧化生成NaBr 3，电极反应式为3NaBr －2e －===NaBr 3＋2Na ＋，B 错误；放电时，阳离子向正极移动，故Na ＋经过离子交换膜，由b 池移向a 池，C 正确；题目未指明2.24 L H 2是否处于标准状况下，无法计算b 池中生成Na 2S 4的质量，D 错误。

4．电解Na 2CO 3溶液制取NaHCO 3溶液和NaOH 溶液的装置如图所示。

下列说法中不正确的是( )
A ．阴极产生的物质A 是H 2
B ．溶液中Na ＋由阳极室向阴极室迁移
C ．阳极OH －放电，H ＋浓度增大，CO 2－3转化为HCO －
3
D ．物质B 是NaCl ，其作用是增强溶液导电性
解析：选D 阴极上发生还原反应，电极反应式为2H 2O ＋2e －===2OH －＋H 2↑，则阴极上产生的物质A 是H 2，A 正确；电解池中阳离子向阴极移动，则Na ＋由阳极室向阴极室迁移，B 正确；由图可知，阳极上产生O 2，则阳极反应式为2H 2O －4e －
===4H ＋＋O 2↑，溶液中c (H ＋)增大，CO 2－3转化为HCO －
3，C 正确；由图可知，阴极区
得到NaOH 溶液，为不引入杂质，物质B 应为NaOH ，其作用是增强溶液的导电性，D 错误。

5．(2018·全国卷Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO 2＋H 2S 协同转化装置，实
现对天然气中CO 2和H 2S 的高效去除。

示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为
①EDTA­Fe 2＋－e －===EDTA­Fe 3＋
②2EDTA­Fe 3＋＋H 2S===2H ＋＋S ＋2EDTA­Fe 2＋
该装置工作时，下列叙述错误的是( ) A ．阴极的电极反应：CO 2＋2H ＋＋2e －===CO ＋H 2O B ．协同转化总反应：CO 2＋H 2S===CO ＋H 2O ＋S C ．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D ．若采用Fe 3＋/Fe 2＋取代EDTA­Fe 3＋/EDTA­Fe 2＋，溶液需为酸性
解析：选C 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极为阴极。

由题图可知，电解时阴极反应式为CO 2＋2H ＋
＋2e －
===CO ＋H 2O ，A 项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO 2＋H 2S===CO ＋H 2O ＋S ，B 项正确；阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C 项错误；Fe 3＋、Fe 2＋只能存在于酸性溶液中，D 项正确。

6．(2019·防城港一模)一定条件下，利用如图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是( )
A ．气体X 是氢气，电极E 是阴极
B ．H ＋由左室进入右室，发生还原反应
C ．该储氢过程就是C 6H 6与氢气反应的过程
D ．电极D 的电极反应式为C 6H 6＋6H ＋＋6e －===C 6H 12
解析：选D 由图可知，苯(C 6H 6)在D 电极加氢还原生成环己烷(C 6H 12)，则电极D 是阴极，电极E 是阳极，阳极反应式为2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑，故气体X 是氧气，A 错误；电解池中阳离子向阴极移动，则H ＋由右室进入左室，发生还原反应，B 错误；阴极上苯(C 6H 6)被还原生成环己烷(C 6H 12)，电极反应式为C 6H 6＋6H ＋＋6e －===C 6H 12，根据阴、阳极上发生的反应及得失电子守恒推知电池总反应式为2C 6H 6
＋6H 2O===2C 6H 12＋3O 2↑，故该储氢过程就是C 6H 6与水反应的过程，C 错误，D 正确。

7.在微生物作用下电解有机废水(含CH 3COOH)，可获得清洁能源H 2。

其原理如图所示。

下列有关说法不正确的是( )
A ．电源
B 极为负极
B ．通电后，若有0.1 mol H 2生成，则转移0.2 mol 电子
C ．通电后，H ＋通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液pH 减小
D ．与电源A 极相连的惰性电极上发生的反应为CH 3COOH －8e －＋2H 2O===2CO 2↑＋8H ＋
解析：选C 电解有机废水(含CH 3COOH)，在阴极上氢离子得电子生成氢气，即2H ＋＋2e －===H 2↑，则连接阴极的B 极为负极，选项A 正确；通电后，若有0.1 mol H 2生成，根据电极反应式2H ＋＋2e －===H 2↑可知转移0.2 mol 电子，选项B 正确；在阴极上氢离子得电子生成氢气，但是氢离子会经过质子交换膜向右移动进入阴极室，阴极室的pH 几乎保持不变，选项C 不正确；与电源A 极相连的惰性电极是阳极，电极反应式为CH 3COOH －8e －＋2H 2O===2CO 2↑＋8H ＋，选项D 正确。

8．(2019·泸州一诊)氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。

下列叙述错误的是( )
A ．通电后，阴极室溶液的pH 增大
B ．阳极电极反应式是2H 2O －4e －===4H ＋＋O 2↑
C ．得到1 mol 产品HI ，阳极室溶液质量减少8 g
D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小
解析：选C 通电后，阴极电极反应式为2H
2O＋2e－===2OH－＋H
2
↑，则溶液的
pH增大，故A正确；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H
2O－4e－===4H＋＋O
2
↑，
故B正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI，则转移1 mol电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I －移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。