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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BO2-,电极反应式为BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2O,A电极为正极,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BO2-,电极反应式为BH4-+8OH-8e-BO2-+6H2O,有1 mol NaBH4参加反应转移电子数为8NA,故C项错误;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NO3-的原理如图所示。下列说法不正确的是()A.A为电源的正极B.溶液中H+从阳极向阴极迁移C.Ag-Pt电极的电极反应式为2NO3-+12H+10e-N2+6H2OD.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2NO3-+12H+10e-N2+6H2O,故C项正确;左侧电极为阳极,发生反应2H2O-4e-4H+O2,所以每转移2 mol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+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、CH4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D解析由氮化镓(GaN)光电池的工作原理装置图可知,左池中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、CH4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SO42-通过,从E通入稀硫酸,A口出来的是较浓的硫酸。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H3BO3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)4-D.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)4-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)4-与H+发生反应生成H3BO3;a、b电极反应式分别为2H2O+2e-H2+2OH-、2H2O-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 mol 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,SO42-移向M区C.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SO42-,为负极,电极反应式为SO2+2H2O-2e-SO42-+4H+,N电极为氧气得电子结合氢离子生成水为正极,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。
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