1、专题提升训练(二)离子交换膜电池(建议用时30分钟)1采用电化学法还原 CO2 是一种使 CO2 资源化的方法。如图是利用此法制备ZnC2O4 的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是()A.Zn 与电源的负极相连BZnC2O4 在交换膜右侧生成C电解的总反应为 2CO2Zn=通电 ZnC2O4D通入 11.2 L CO2 时，转移 0.5 mol 电子【解析】选 C。电解过程中 Zn 被氧化，作阳极，所以 Zn 与电源的正极相连，A错误；Zn2透过阳离子交换膜到达左侧与生成的 C2O24形成 ZnC2O4，B 错误；没有给出气体所处的温度和压强，无法计算 CO2 的体积，D 错误。2
2、利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解 LiCl 溶液制备LiOH，装置如图所示。下列说法中正确的是()A.电极 B 连接电源正极BB 极区电解液为 LiCl 溶液C阳极反应式为 2H2O2e=H22OHD每生成 1 mol H2，有 2 mol Li通过该离子交换膜【解析】选 D。由题意知，电解 LiCl 溶液制备 LiOH，由于 B 电极生成氢气，A与 B 用阳离子交换膜隔开，所以 B 为阴极，B 极区为 LiOH 溶液，A 极区为 LiCl溶液，电极 B 上产生氢气，B 连接电源负极，A 项错误，B 项错误；阳极反应式为 2Cl2e=Cl2，C 项错误；每生成 1
3、mol H2，有 2 mol Li通过该离子交换膜，D 项正确。3已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两个电池、，装置如图所示。下列说法正确的是()A和的电池反应不相同B能量转化形式不同C的电流效率低于的电流效率D5 min 后，、中都只含 1 种溶质【解析】选 C。、装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应、负极反应和正极反应式相同，A 项错误；和装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B 项错误；装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，电流效率降低，而装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会
4、发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为 Cu2e=Cu2，阳离子增多，右侧正极的电极反应式为 2Fe32e=2Fe2，负电荷过剩，Cl从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于装置，C 项正确；放电一段时间后，装置中生成氯化铜和氯化亚铁，装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D 项错误。4.二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是()A该装置能实现化学能 100%转化为电能B电子移动方向为 a 极b 极质子交换膜a 极Ca 电极的电极反应式为 CH3OCH33H2O12e=2CO212HD当 b 电极消耗 22.4 L O2 时，质子交
5、换膜有 4 mol H通过【解析】选 C。A 项，化学能转化为热能和电能，不可能 100%转化为电能，错误；B 项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由 a 极导线b 极，错误；C 项，a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为 CH3OCH312e3H2O=2CO212H，正确；所通 O2 状况不知，无法求其物质的量，也无法计算质子交换膜所通过的 H的物质的量，D 错误。5按要求回答下列问题。(1)有人研究了用电化学方法把 CO2 转化为 CH3OH，其原理如图 1 所示：则图中 A 电极接电源_极。已知 B 电极为惰性电极，则在水溶液中，该极的电极反应为_。(2)以连二亚硫酸盐(S2O24)为还
6、原剂脱除烟气中的 NO，并通过电解再生，装置如图 2。阴极的电极反应式为_，电解槽中的隔膜为_(填“阳”或“阴”)离子交换膜。(3)甲醛超标会危害人体健康，需对甲醛进行含量检测及污染处理。某甲醛气体传感器的工作原理如图 3 所示，b 极的电极反应式为_，当电路中转移 4104 mol 电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为_mg。【解析】(1)CO2CH3OH 发生还原反应，需要在阴极进行，故 A 极接电源的负极；惰性电极作阳极，溶液中的 OH放电生成 O2，电极反应为 2H2O4e=4HO2或 4OH4e=2H2OO2。(2)阴极上亚硫酸根离子得电子生成 S2O24，电极反应式为 2SO234H2e=S2O242H2O，阳极上，水失电子生成氧气和氢离子，右侧多余的氢离子通过离子交换膜进入左侧，所以交换膜为阳离子交换膜。(3)由图可知，甲醛气体传感器为原电池原理，b 极为负极，甲醛发生氧化反应生成 CO2，电极反应式为 HCHO4eH2O=CO24H；由反应式可知，当电路中转移 410 4 mol 电子时，传感器内参加反应的甲醛(HCHO)为4104 mol430 gmol13103 g3 mg。答案：(1)负 2H2O4e=4HO2或 4OH4e=2H2OO2(2)2SO234H2e=S2O242H2O 阳(3)HCHO4eH2O=CO24H 3
