《2025年赢在微点化学》

【进阶9】用电解法可提纯含有某种含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列有关说法错误的是　(　　)

A.阳极反应式为4OH⁻ - 4e⁻ = 2H₂O + O₂↑
B.通电后阴极区溶液pH会增大
C.K⁺通过阳离子交换膜从阴极区移向阳极区
D.纯净的KOH溶液从b口导出

答案： C　解析　阳极区为粗KOH溶液，OH⁻失去电子发生氧化反应4OH⁻ - 4e⁻ == 2H₂O + O₂↑，A项正确；阴极上H₂O得电子发生还原反应2H₂O + 2e⁻ == H₂↑ + 2OH⁻，阴极区附近溶液中c(OH⁻)增大，pH增大，B项正确；电解时阳离子向阴极移动，故K⁺通过阳离子交换膜从阳极区移向阴极区，C项错误；阴极区生成KOH，故纯净的KOH溶液从b口导出，D项正确。

【进阶10】(2022·全国乙卷)Li - O₂电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来，科学家研究了一种光照充电Li - O₂电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e⁻)和空穴(h⁺)，驱动阴极反应(Li⁺ + e⁻ = Li)和阳极反应(Li₂O₂ + 2h⁺ = 2Li⁺ + O₂)对电池进行充电。下列叙述错误的是　(　　)

A.充电时，电池的总反应Li₂O₂ = 2Li + O₂
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时，Li⁺从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时，正极发生反应O₂ + 2Li⁺ + 2e⁻ = Li₂O₂

答案： C　解析　充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li⁺ + e⁻ == Li)和阳极反应(Li₂O₂ + 2h⁺ == 2Li⁺ + O₂)，则充电时总反应为Li₂O₂ == 2Li + O₂，A项正确；充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，B项正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li⁺从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C项错误；放电时总反应为2Li + O₂ == Li₂O₂，正极反应为O₂ + 2Li⁺ + 2e⁻ == Li₂O₂，D项正确。

【进阶11】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1∶2
B.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　由题图可知，b极为阳极，电解时阳极上水失电子发生氧化反应生成O₂和H⁺，a极为阴极，电解时阴极上水得电子发生还原反应生成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B(OH)₄⁻通过阴膜进入产品室，b极室中氢离子通过阳膜进入产品室，在产品室中B(OH)₄⁻、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⁺，阴极与阳极产生的气体体积比为2 : 1，A、B两项错误；产品室中发生的反应是B(OH)₄⁻ + H⁺ == H₃BO₃ + H₂O，C项错误；每产生1 mol H₃BO₃，消耗1 mol H⁺，阴极上产生的H₂为0.5 mol，即1 g，则原料室进入a室的Na⁺为1 mol，即23 g，故NaOH溶液增重22 g，D项正确。

【进阶12】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。如图为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的产物为硫酸溶液
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↑

答案： D　解析　阴极，水中H⁺放电，双极膜中水解离生成的H⁺移向阴极区，OH⁻移向交换室1，与NaBr溶液中通过阳离子交换膜进入交换室1的Na⁺组成NaOH溶液，出口1为Na₂SO₄溶液，出口2为NaOH溶液，同理，阳极，水中OH⁻放电，双极膜中的OH⁻移向阳极区，H⁺移向交换室2，与通过阴离子交换膜进入交换室2的Br⁻组成HBr，出口4产物为HBr溶液，出口5为Na₂SO₄溶液。