最新高考化学二轮题型必练——离子交换膜在交换膜里的应用
2020高考化学课标二轮(天津专用)热点专攻：9 电化学中离子交换膜的应用
热点专攻9 电化学中离子交换膜的应用1.(2019全国Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A项正确;阴极区发生的是得电子的反应,而左池中发生的是失电子的反应,B项错误;右池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,C项正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项正确。
2.(2019天津河西高三模拟)利用电化学原理将有机废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒物质的原理示意图如下图1所示,同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图2所示。
当电池工作时,下列说法正确的是( )A.图1中H+透过质子交换膜由右向左移动B.工作一段时间后,图2中CuSO4溶液浓度减小C.当Y电极消耗0.5 mol O2时,铁电极质量增大64 gH2N(CH2)2NH2+4H2O+16e-2CO2↑+N2↑+16H+1是原电池,Y电极上氧气被还原成水,所以Y是正极,氢离子移向正极,H+透过质子交换膜由左向右移动,A项错误;图2是电镀池,CuSO4溶液浓度不变,B项错误;当Y电极消耗0.5molO2时,转移电子2mol,铁电极上发生反应Cu2++2e-Cu,生成1mol铜,电极质量增大64g,C 项正确;X是负极,失电子发生氧化反应,电极反应式是H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+,D项错误。
3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。
下列说法不正确的是( )已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解,②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。
2020届高考化学一模备考训练(二轮)：离子交换膜在电化学中的应用【核心回顾、方法总结、题组训练】
——离子交换膜在电化学中的应用
【核心回顾】
1．离子交换膜的类型
根据透过的粒子，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过。
4(2019·遂宁三诊)．利用电化学原理还原CO2制取ZnC2O4的装置如图所示(电解液不参加反应)，下列说法正确的是( )
A．可用H2SO4溶液作电解液
B．阳离子交换膜的主要作用是增强导电性
C．工作电路中每流过0.02 mol电子，Zn电极质量减重0.65 g
D．Pb电极的电极反应式是2CO2－2e－===C2O
解析：选C。如果用H2SO4溶液作电解液，溶液中氢离子会在阴极得电子生成氢气，影响2CO2＋2e－===C2O 反应的发生，A错误；用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开，它具有选择透过性，它只允许H＋透过，其他离子难以透过，B错误；Zn电极为阳极，发生氧化反应，Zn－2e－===Zn2＋；当电路中每流过0.02 mol电子，消耗锌的物质的量为0.01 mol，质量为0.65 g，C正确；Pb电极为阴极，发生还原反应，2CO2＋2e－===C2O ，D错误。
1．[2018·高考全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应Байду номын сангаас________________________________________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是________。
2020届高考化学二轮题型对题必练——交换膜在电化学中的作用
2020届届届届届届届届届届届届届——届届届届届届届届届届届1.以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，其放电工作原理如图所示。
下列说法错误的是A. 放电时,正极反应为Fe[Fe(CN)6]+2Na++2e−=Na2Fe[Fe(CN)6]B. 充电时,Mo(钼)箔接电源的正极C. 充电时,Na+通过交换膜从右室移向左室D. 外电路中通过0.2mol电子的电量时,负极质量变化为2.4g2.碳酸二甲酯[（CH3O）2CO]是一种具有发展前景的“绿色”化工产品，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图所示（加入两极的物质均是常温常压下的物质）。
下列说法正确的是A. B为直流电源正极B. H+由石墨2极通过质子交换膜向石墨1极移动C. 石墨1极发生的电极反应为2CH3OH+CO−2e−=(CH3O)2CO+2H+D. 当石墨2极消耗22.4LO2时,质子交换膜有4molH+通过3.四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如下图所示(a、b为石墨电板，c、d、e为离子交换膜)，下列说法正确的是A. M为正极B. 制备1mol(CH3)4NOH,a、b两极共产生0.5mol气体C. c、e均为阳离子交换膜D. b极电极反应式：2H2O−4e−=O2↑+4H+4.如图所示阴阳膜组合电解装置用于循环脱硫，用NaOH溶液在反应池中吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解又制得NaOH。
其中a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨，产品C为H2SO4溶液。
下列说法正确的是（）A. b为只允许阳离子通过的离子交换膜B. 阴极区中B最初充入稀NaOH溶液,产品E为氧气C. 反应池采用气、液逆流方式,目的是使反应更充分D. 阳极的电极反应式为SO32−+2e−+H2O=2H++SO42−5.如图是利用一种微生物将废水中的有机物（如淀粉）和废气NO的化学能直接转化为电能，下列说法中一定正确的是（）A. 质子透过阳离子交换膜由右向左移动B. 电子流动方向为N→Y→X→MC. M电极反应式：(C6H10O5)n+7nH2O−24ne−=6nCO2↑+24nH+D. 当M电极微生物将废水中16.2 g淀粉转化掉时,N电极产生134.4 L N2(标况下)6.金属（M）-空气电池（如图）具有原料易得，能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源，该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M （OH）n，已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，下列说法不正确的是（）A. 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B. 比较Mg,Al,Zn三种金属−空气电池,Al−空气电池的理论比能量最高C. M−空气电池放电过程的正极反应式：4M++nO2+2nH2O+4ne−=4M(OH)nD. 在Mg−空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜7.三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
高三二轮复习---能力提升 离子交换膜在电化学中的应用(共16张PPT)
阴极
阳极
直击高考
【2015全国I卷11】微生物电池是指在微生物的作用下 将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是（ A ）
A
微生物
O2
C6H12O6+H2O 质子交换膜
厌氧反应
有氧反应
A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2 H2O–4e–=O2 +4H+，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
直击高考
【2018全国I卷13】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现 对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，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：
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
直击高考
【2016全国I卷5】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图 所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作 用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中 离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（ B ）
高三二轮复习---能力提升
交流与讨论1
请同学们画出电解饱和NaCl溶液制取NaOH、H2和Cl2的装置 图，标出电极材料，写出电极反应式和总反应式。
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2
专题30电化学中的交换膜-2022年高考化学毕业班二轮热点题型归纳与变式演练
专题30 电化学中的交换膜目录一、热点题型归纳 (1)【题型一】阳离子交换膜 (1)【题型二】阴离子交换膜 (5)【题型三】质子交换膜 (9)二、最新模考题组练 (13)【题型一】阳离子交换膜【典例分析】1．LiOH是制备锂离子电池的材料。
电解LiCl溶液制备LiOH的装置如图所示。
下列说法正确的是A．电极A连接电源的负极B．B极区电解液为LiCl溶液C．电极每产生22.4L气体M，电路中转移2moleD．电池总反应为：2LiCl+2H2O 电解H2↑+Cl2↑+2LiOH【答案】D【分析】电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，由图可知，右侧生成氢气，则B上氢离子放电，可知B为阴极，在B侧制备LiOH，Li+由A经过阳离子交换膜向B移动，A中为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，A为阳极，与正极相连，故A错误；B．通过以上分析知，B极区电解液为LiOH，否则无法得到纯净的LiOH，故B错误；C．没有指明气体所处状态，无法计算其物质的量，所以无法计算转移电子物质的量，故C错误；电解D．电解池的阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，电解的总反应方程式为：2LiCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2LiOH，故D正确；故选D。
【提分秘籍】1．离子交换膜的功能使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
2．离子交换膜在电化学中的作用(1)隔离某些物质防止发生反应。
(2)用于物质的制备。
(3)物质分离、提纯等。
3．阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。
【变式演练】1．一种采用电解原理获得高浓度HI溶液的装置如图所示，下列有关说法正确的是A．玻璃碳电极a与电源正极相连B．离子交换膜为阴离子交换膜C．a极电解液为浓溶液D．该装置是通过牺牲阴极液中的HI来增大阳极液中HI的浓度【答案】A【分析】根据图示，玻璃碳电极a上I被氧化生成I2，玻璃碳电极a为阳极，玻璃碳电极b上I2被还原生成I，玻璃碳电极b为阴极，结合电解原理分析判断。
完整版高考中有关离子交换膜的电化学试题
高考中有关离子交换膜的电化学试题离子交换膜是一种对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
因在应用时主要是利用它的离子选择透过性，又称为离子选择透过性膜．离子交换膜法在电化学工业中应用十分广泛。
教材中并未专门介绍，一般是在讲解氯碱工业时介绍阳离子交换膜的应用，但在近年考试中涉及离子交换膜原理的考题屡见不鲜．一、交换膜的功能：使离子选择性定向迁移（目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷）。
二、交换膜在中学电化学中的作用：1.防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。
（如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。
2.用于物质的制备、分离、提纯等。
三、离子交换膜的类型：常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。
四、试题赏析：1.某同学按如图所示装置进行试验，A、B为常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。
2-从右向左通过阴离子交换膜移向ASO极．下列分析正确的是当K闭合时，42＋)减小A．溶液中c(A2＋－2e = BB．B极的电极反应：B－C．Y电极上有H产生，发生还原反应2D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解2．（2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。
下列有关说法不正确的是－－ Ni(OH)＋O＋．放电时正极反应为：ANiOOHHe→OH＋22．KOH溶液B．电池的电解液可为－－ e ＋HO＋C．充电时负极反应为：MHOH＋→M2是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度MHD．越高T11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为．（2014·福建理综化学卷，3 2AgCl。
下列说法正确的是2Ag＋Cl＝2－－Cl＝Ag A．正极反应为AgCl ＋e＋．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成B 溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变C．若用NaCl－离子时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 molD．当电路中转移0.01 mol e中间,KI及淀粉溶液·浙江高考·11)电解装置如图所示,电解槽内装有4.(2013,,发现左侧溶液变蓝色一段时间后用阴离子交换膜隔开。
20届高考化学二轮复习 第1部分 题型专训(一) 电化学离子交换膜的分析与应用
题型专训(一)电化学离子交换膜的分析与应用(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过)①负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋；②正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu；③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区；④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。
(2)质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2①阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑；②阳极反应式：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋；③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极；④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)。
(3)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)以Pt为电极电解淀粉-KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开①阴极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；②阳极反应式：2I－－2e－===I2；③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO－3＋5I－＋3H2O；④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)。
(4)电渗析法将含A n B m的废水再生为H n B和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，B n－为含氧酸根离子。
类型一“单膜”电解池1．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S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：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是()A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性答案 C解析由题中信息可知，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。
2024届高三化学二轮复习+各种离子交换膜++课件
阳极区：2H2O-4e-=O2+4H+
2H2 O2
✖
✖
✔
✖
D
OH－OH－OH－OH－
H+H+H+H+
调和：振荡后，溶液呈中性。
石蕊：酸红碱蓝
有交换膜：左池：分化式电解 右池：调和式电解）
阴极加阳膜，阳极加阴膜 阴极加阴膜，阳极加阳膜
4.离子交换膜的类型：
阳离子交换膜
阴离子交换膜
质子交换膜
只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过
阴离子交换膜只允许阴离子通过
质子交换膜只允许质子(H＋)通过
双 极 膜
阳离子向“正极”或“阴极”迁移
阴离子向“负极”或“阳极”迁移
双 极 膜
双极膜在直流电作用下将水解离 ,膜两侧分别得到H+和OH-,与其他阴膜、阳膜组合成双极膜电渗析系统 , 可在不引入新组分的情况下，将盐转化为对应的酸和碱 。
只能做阴极，不被氧化
2H2O－4e－ = O2↑＋4H＋
2H2O+ 2e－ = H2↑＋2OH-
H＋+HCO3- = C O2↑＋H2O
✔
✖
✔
✔
无CO32-
1mol的C2H4转移12mol电子
B
铂为阳极
阴阳双模
（2）隔绝阴阳离子使之不发生反应，酸碱性分化更强
（1）阴膜允许阴离子通过；阳膜允许阳离子通过
B
✔
×
✔
✔
正极 ---------负极 2H2 CO2 2e- ×2 4e-
Na+----Cl- -----e------58.5
离子交换膜及其应用
离子交换膜及其应用离子交换膜是一种特殊的膜材料，具有良好的离子选择性和离子交换能力。
它可以将水中的离子进行选择性地吸附和释放，从而实现溶液的分离、浓缩和纯化。
离子交换膜在许多领域有广泛的应用，包括水处理、化工、能源、生物医药等。
离子交换膜的结构与性能离子交换膜通常由聚合物材料制成，如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）等。
这些聚合物材料具有良好的化学稳定性和机械强度，能够承受较高的操作压力和温度。
离子交换膜具有一定的孔隙结构，可以使溶液中的离子通过膜孔进入膜内。
同时，离子交换膜具有离子选择性，可以选择性地吸附或排除特定类型的离子。
这种选择性是由离子交换膜上的功能基团决定的，如酸基团、碱基团、氨基等。
不同的功能基团可以使离子交换膜具有不同的离子选择性。
离子交换膜的应用1. 水处理领域：离子交换膜广泛应用于水处理领域，用于去除水中的杂质离子，如重金属离子、硝酸盐、氯离子等。
离子交换膜可以有效地净化水质，提高水的纯度和适用性。
2. 化工领域：离子交换膜在化工过程中用于分离和纯化溶液中的离子。
例如，离子交换膜可以用于酸碱分离、盐类分离、有机物提取等过程。
它可以提高产品的纯度和质量，降低生产成本。
3. 能源领域：离子交换膜在能源领域有着重要的应用。
例如，离子交换膜可以用于燃料电池中的离子传输，提高燃料电池的效率和稳定性。
此外，离子交换膜还可以用于电解水制氢、电解盐水制氯等过程。
4. 生物医药领域：离子交换膜在生物医药领域有着广泛的应用。
例如，离子交换膜可以用于药物分离和纯化、蛋白质分离和纯化等过程。
它可以提高药物和生物制品的纯度和效果。
离子交换膜的发展趋势随着科学技术的不断进步，离子交换膜的发展也呈现出一些新的趋势。
1. 高选择性：研究人员正在努力开发具有更高选择性的离子交换膜，以满足不同领域的需求。
例如，针对特定离子的选择性更高的离子交换膜可以提高分离效率和产品质量。
2. 高通量：高通量是离子交换膜的另一个重要性能指标。
高中化学二轮复习试题离子交换膜在交换膜里的应用
2020届高考化学二轮题型对题必练——离子交换膜在交换膜里的应用1. 电解法制备MnO 2的装置如图所示。
下列说法不正确的是A. 离子交换膜可选用质子交换膜B. 阳极反应式为Mn 2++2H 2O −2e −=MnO 2+4H +C. 阴极区溶液的pH 增大D. 导线中通过1mole −时,理论上阳极区溶液的质量减少44.5g2. 双隔膜电解池的结构示意简图如图所示,利用该装置可电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠,并得到氢气和氧气。
对该装置及其原理判断正确的是（）A. a 气体为氢气,b 气体为氧气B. A 溶液为氢氧化钠,B 溶液为硫酸C. C 隔膜为阳离子交换膜,d 隔膜为阴离子交换膜D. 该电解反应的总方程式可以表示为2Na 2SO 4+6H 2O =电解2H 2SO 4+4NaOH +O 2↑+2H 2↑3. 如图装置（Ⅰ）为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K +通过,该电池充放电的化学方程式为；K 2S 4+3KI ⇌放电充电 2K 2S 2+KI 3 ,装置（Ⅱ）为电解池的示意图当闭合开关K 时,X 附近溶液先变红．则下列说法正确的是（ ）A. 闭合K 时,K 十从左到右通过离子交换膜B. 闭合K 时,A 的电极反应式为：3I −−2e −=I 2− C. 闭合K 时,X 的电极反应式为：2CI −−2e −=Cl 2↑D. 闭合K 时,当有0.1mo1K +通过离子交换膜,X 电极上产生标准状况下气体2.24L 4. 如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X 为阳离子交换膜。
下列有关说法正确的是( )A. 反应一段时间后,乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠B. 乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe −2e -=F e 2+C. 通入氧气的一极为正极,发生的电极反应为O 2-4e -+2H 2O =4OH -D. 反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变5. 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。
DAY7高考化学之电化学离子交换膜的分析与应用
DAY7高考化学之电化学离子交换膜的分析与应用电化学离子交换膜是一种能够选择性地通过离子的膜材料，其在电化学反应和离子传输方面具有重要的分析和应用价值。
本文将从电化学离子交换膜的原理、分析方法和应用方面进行阐述。
首先，电化学离子交换膜的原理是基于离子在电场作用下的迁移特性。
它是由具有离子交换基团的聚合物材料构成的，其中离子交换基团能够选择性地吸附和释放离子。
当在电场存在下，离子交换膜会根据离子的电荷和大小而选择性地通过一些离子，从而实现离子的分离和纯化。
其次，电化学离子交换膜在分析中具有广泛的应用。
其中一种重要的应用是电化学分析，例如电化学法测定溶液中离子浓度和电荷的方法。
通过放置电化学离子交换膜在电化学池中，可以选择性地通过特定离子，然后测量通过离子交换膜的离子电流，进而计算出溶液中的离子浓度。
此外，电化学离子交换膜还可以用于电化学合成、电解制备和阳极保护等过程的离子传输。
此外，电化学离子交换膜还广泛应用于电池、燃料电池、电解池等器件中。
在电池中，电化学离子交换膜作为隔膜起到分隔阳极和阴极的作用，防止电子直接传递而产生短路。
在燃料电池中，离子交换膜则起到将氢离子从阴极传输到阳极，同时阻止氧气与氢离子直接反应的作用。
在电解池中，电化学离子交换膜可以选择性地传输特定离子，实现离子的纯化和分离。
总之，电化学离子交换膜在电化学分析和电化学器件中具有重要的分析和应用价值。
通过选择性地通过离子，它可以实现离子浓度的测定、离子传输的控制和离子分离纯化的目的。
未来，电化学离子交换膜的研究和应用将会越来越受到关注，并在更多领域中得到广泛应用。
2024年高考化学二轮复习讲练测(新教材新高考)重难点突破 离子交换膜的分析与应用(解析版)
2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）离子交换膜的分析与应用目 录1 2【真题研析·规律探寻】 2考点一 “单膜”池 2考点二 “双膜”池 10考点三 “多膜”池 12 【核心提炼·考向探究】 131．隔膜的作用 132．离子交换膜的类型 133．离子交换膜类型的判断 14 【题型特训·命题预测】 15 题型一 “单膜”池 15 题型二 “双膜”池 27 题型三 “多膜”池 32考点一“单膜”池1．(2023•湖北省选择性考试，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。
该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h-1。
下列说法错误的是( )A．b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑。
A项，b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；B项，该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；C项，电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；D项，由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为x mol·h-1，则补水的速率也应是x mol·h-1，故D错误；故选D。
2021届高三二轮复习 离子交换膜应用研究
(1) 图 中 a 极 要 连 接 电 源 的 ( 填 “ 正 ” 或 “ 负 ”)_____ 极 ， C 口 流 出 的 物 质 是 ________ 。
(2)SO32- 放电的电极反应式为
。
离子交换膜
1．某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为AgCl＋e－＝Ag＋Cl－ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中 约减少0.02 mol离子
D
离子交换膜
2．(2013重庆理综,11,14分)化学在环境保护中起着十分重要的作用。催电化学降解NO3- 的原理如下图所示。
①电源正极为
(填“A”或“B”),阴极反应式为
。
②若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)
离子交换膜
科学家已经利用离子交换膜实现海水淡化，这种方法叫做电渗析法。下图是电渗 析原理示意图，请分析淡水的出口为a、b、c中的____出口(填字母)。
电渗析原理示意图 b
离子交换膜
思考：若将阳离子交换 膜改为阴离子交换膜， 思考两极反应、总反应 有何变化？
离子交换膜
（02年上海）某学生想制作一种家用环保
为
g。
A
2 NO3－ +10e－+6H2O = N2↑+ 12OH－
14.4
2021届高三二轮复习 离子交换膜
离子交换膜
在氯碱工业中使用阳离子交换膜 的优点：
(1) 防止阳极产生的氯气进入阴 极室与氢氧化钠反应，导致 所制产品不纯；
天津专用2022高考化学二轮复习热点专攻9电化学中离子交换膜的应用训练含解析202222101159
热点专攻9 电化学中离子交换膜的应用1.(2022全国Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
以下说法错误的选项是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反响H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生复原反响生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A项正确;阴极区发生的是得电子的反响,而左池中发生的是失电子的反响,B项错误;右池为正极区,氮气发生复原反响生成氨气,C项正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项正确。
2.(2022天津河西高三模拟)利用电化学原理将有机废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒物质的原理示意图如以下图1所示,同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图2所示。
当电池工作时,以下说法正确的选项是( )A.图1中H+透过质子交换膜由右向左移动B.工作一段时间后,图2中CuSO4溶液浓度减小C.当Y电极消耗0.5 mol O2时,铁电极质量增大64 gD.X电极反响式为H2N(CH2)2NH2+4H2O+16e-2CO2↑+N2↑+16H+解析:图1是原电池,Y电极上氧气被复原成水,所以Y是正极,氢离子移向正极,H+透过质子交换膜由左向右移动,A项错误;图2是电镀池,CuSO4溶液浓度不变,B项错误;当Y电极消耗0.5molO2时,转移电子2mol,铁电极上发生反响Cu2++2e-Cu,生成1mol铜,电极质量增大64g,C项正确;X是负极,失电子发生氧化反响,电极反响式是H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+,D项错误。
3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如下图。
以下说法不正确的选项是( ):①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解,②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度)。
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2020届高考化学二轮题型对题必练——离子交换膜在交换膜里的应用1. 电解法制备MnO 2的装置如图所示。
下列说法不正确的是A. 离子交换膜可选用质子交换膜B. 阳极反应式为Mn 2++2H 2O −2e −=MnO 2+4H +C. 阴极区溶液的pH 增大D. 导线中通过1mole −时,理论上阳极区溶液的质量减少44.5g2. 双隔膜电解池的结构示意简图如图所示，利用该装置可电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠，并得到氢气和氧气。
对该装置及其原理判断正确的是（）A. a 气体为氢气,b 气体为氧气B. A 溶液为氢氧化钠,B 溶液为硫酸C. C 隔膜为阳离子交换膜,d 隔膜为阴离子交换膜D. 该电解反应的总方程式可以表示为2Na 2SO 4+6H 2O =电解2H 2SO 4+4NaOH +O 2↑+2H 2↑3. 如图装置（Ⅰ）为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K +通过，该电池充放电的化学方程式为；K 2S 4+3KI ⇌放电充电 2K 2S 2+KI 3 ，装置（Ⅱ）为电解池的示意图当闭合开关K 时，X 附近溶液先变红．则下列说法正确的是（ ）A. 闭合K 时,K 十从左到右通过离子交换膜B. 闭合K 时,A 的电极反应式为：3I −−2e −=I 2− C. 闭合K 时,X 的电极反应式为：2CI −−2e −=Cl 2↑D. 闭合K 时,当有0.1mo1K +通过离子交换膜,X 电极上产生标准状况下气体2.24L 4. 如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X 为阳离子交换膜。
下列有关说法正确的是( )A. 反应一段时间后,乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠B. 乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe −2e -=F e 2+C. 通入氧气的一极为正极,发生的电极反应为O 2-4e -+2H 2O =4OH -D. 反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变5. 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。
用镍 (Ni)、铁作电极电解浓NaOH 溶液制备高铁酸钠(Na 2FeO 4)的装置如图所示。
下列说法正确的是A.铁是阳极,电极反应为Fe−2e−+2OH−=Fe(OH)2↓B. 电解一段时间后,镍电极附近溶液的pH减小C. 每制得1molNa2FeO4,理论上可以产生67.2L气体D. 若离子交换膜为阴离子交换膜,则电解结束后左侧溶液中含有FeO42−6.实验室采用电解法将CuCl转化为Cu和CuCl2，实验装置如下所示。
下列说法正确的是A. 若隔膜为阴离子交换膜,则电解过程中,隔膜两侧盐酸的物质的量基本不变(忽略盐酸的挥发)B. M极可能为石墨,N极可能为铜C. M极的电极反应式为CuCl−e−=Cu2++Cl−D. 每处理1 mol CuCl,理论上消耗N2H4的质量为8 g7.某热再生电池工作原理如图所示。
放电后，可利用废热进行充电。
已知电池总反应：Cu²++4NH3⇌[Cu(NH3)4]2+ΔH＜0下列说法正确的是A. 充电时,能量转化形式主要为电能→化学能B. 放电时,负极反应为NH3−8e−+9OH−=no3−+6H2OC. a为阳离子交换膜D. 放电时,左池Cu电极减少6.4g时,右池溶液质量减少18.8g8.乙醛酸(HOOC-CHO)是一种重要的有机合成中间体。
在乙二酸( HOOC-COOH)电还原法合成乙醛酸的基础上化学工作者创新性地提出双极室成对电解法装置模型及工作原理如图所示。
下列说法中错误的是A. 该离子交换膜应选择阳离子交换膜B. HCl是制取乙醛酸反应的催化剂,并起导电作用第2页，共14页C. 该方法的总反应为OHC−CHO+HOOC−COOH=通电2HOOC−CHOD. 乙二醛、乙二酸分别在阴、阳电极表面放电,故称为双极室成对电解法9.国内某科技研究小组首次提出一种新型的Li+电池体系，该体系征集采用含有I-、Li+的水溶液，负极采用固体有机聚合物，电解质溶液采用LiNO3溶液，聚合物离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极分隔开（原理示意图如图）。
已知：I-+I2=I3-，则下列有关判断正确的是A. 图甲是原电池工作原理图,图乙是电池充电原理图B. 放电时,正极液态电解质溶液的颜色变浅C. 充电时,Li+从右向左通过聚合物离子交换膜D. 放电时,负极的电极反应式为：10.铬及其化合物在工农业生产中用途广泛,工业上常用双膜电解法制备铬,其电解示意图如下,下列说法错误的是（）A. 石墨电极为阳极,膜B为阳离子交换膜B. 为了使电解反应持续进行,一段时间后,阳极室需要补充H2OC. 阴极发生的电极反应式：Cr3++3e−=CrD. CrO3与CH3OH反应,每转移3N A e−,生成标况下11.2LCO211.Kolbe法制取乙烯的装置如图所示，电极a上的产物为乙烯和碳酸根离子。
下列说法正确的是A. 该装置将化学能转化为电能B. 图中为阳离子交换膜C. 阴极周围溶液的pH不断减小D. 每生成1mol乙烯,电路中转移2mol电子12.实验室采用电解法将CuCl转化为Cu和CuCl2，实验装置如下图所示。
下列说法正确的是（）A. 若隔膜为阴离子交换膜,则电解过程中,隔膜两侧盐酸的物质的量基本不变(忽略盐酸的挥发)B. M极可能为石墨,N极可能为铜C. M极的电极反应式为CuCl−e−=Cu2++Cl−D. 每处理1molCuCl,理论上消耗N2H4的质量为8g13.装置(Ⅰ)为铁镍(Fe-Ni)可充电电池：Fe+NiO2+2H2O⇌放电Fe(OH)2+Ni(OH)2；装置(Ⅱ)充电为电解示意图。
当闭合开关K时，Y附近溶液先变红。
下列说法正确的是（）A. 闭合K时,X的电极反应式为：2H++2e−=H2↑B. 闭合K时,A电极反应式为：NiO2+2e−+2H+=Ni(OH)2C. 给装置(Ⅰ)充电时,B极参与反应的物质被氧化D. 给装置(Ⅰ)充电时,OH−通过阴离子交换膜,移向A电极14.下列有关工业生产的叙述中正确的是（）A. 硫酸工业中,为了提高SO2的转化率,使用五氧化二钒作催化剂B. 合成氨中通过及时分离液态氨来提高化学反应速率C. 电解精炼铜时,同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小D. 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法,可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室15.通过电解法分离NaHSO3与Na2SO3混合物,其装置如下图。
下列说法不正确的是( ) ArrayA. 阳极的电极反应式为4OH −−4e −=2H2O+O2↑B. 阳极区c(H+)增大,H+由a室经阳离子交换膜进入b室C. 外电路每转移0.2mol电子,有0.2molNa+从b室进入c室D. c室得到Na2SO3的原因是OH−+HSO3−=H2O+SO32−16.实验室采用电解法将CuCl转化为Cu和CuCl2，实验装置如下所示。
下列说法正确的是（）第4页，共14页A. 若隔膜为阴离子交换膜,则电解过程中,隔膜两侧盐酸的物质的量基本不变(忽略盐酸的挥发)B. M极可能为石墨,N极可能为铜C. M极的电极反应式为CuCl−e−=Cu2++Cl−D. 每处理1mol CuCl,理论上消耗N2H4的质量为8g17.通过电解法分离NaHSO3与Na2SO3混合物，其装置如下图。
下列说法不正确的是（）A. 阳极的电极反应式为4OH−−4e−=2H2O+O2↑B. 阳极区c(H+)增大,H+由a室经阳离子交换膜进入b室C. 外电路每转移0.2mol电子,有0.2molNa+从b室进入c室D. c室得到Na2SO3的原因是OH−+HSO 3−=H2O+SO 32−18.以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下：下列说法不正确的是（）A. 在阴极室,发生的电极反应为：2H2O+2e−=2OH−+H2↑B. 在阳极室,通电后溶液逐渐由黄色变为橙色,是因为阳极区H+浓度增大,使平衡2CrO 42−+2H+Cr2O72−+H2O向右移动C. 该制备过程总反应的化学方程式为：4K2CrO4+4H2O2K2Cr2O7+4KOH+2H2↑+O2↑D. 通过阳离子交换膜的离子主要是H+离子19.下图中装置Ⅰ是原电池，电池总反应为：N2H4＋O2＝N2↑＋2H2O，离子交换膜只允许H＋通过。
装置Ⅱ为电解池，闭合开关K时，b极附近先变红色。
下列说法正确的是第6页，共14页A. 原电池负极发生的电极反应式为N 2H 4+4OH −−4e −=N 2↑+4H 2OB. 电解池中,b 电极为阳极C. 当有0.01molH +通过离子交换膜时,a 电极上析出气体112mLD. 闭合K 后,电流方向为A →a →b →B →A20. 以铬酸钾为原料，用电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下所示，其原理为2CrO 42−+2H +C r 2O 72−+H 2O 。
下列说法不正确的是（ ）A. 电解槽中的离子交换膜是阳离子交换膜B. 在阴极室,发生的电极反应为2H 2O +2e −=2OH −+H 2↑C.该制备过程总反应的化学方程式为D. 电解一段时间后,测定阳极液中K 和Cr 的含量,若K 与Cr 的物质的量之比为d,则此时铬酸钾的转化率为(2−d)21. 下图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K ＋通过，该电池充放电的化学方程式为2K 2S 2＋KI 3⇌放电充电K 2S 4＋3KI ；装置(Ⅱ)为电解池的示意图，当闭合开关K 时，X 附近溶液先变红。
则下列说法正确的是()A. 闭合K 时,K +从左到右通过离子交换膜B. 闭合K 时,电极A 的反应式为3I −−2e −=I 3−C. 闭合K时,X的电极反应式为2Cl−−2e−=Cl2↑D. 闭合K时,当有0.1molK+通过离子交换膜,X电极上产生标准状况下气体2.24L22.金属（M）–空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。
已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。
下列不正确的是A. 采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液接触面积,且利于氧气扩散至电极表面B. 在M–空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜C. M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD. 比较Mg,Al,Zn三种金属–空气电池,Al–空气电池的理论比能量最高答案和解析1.【答案】C由题中给的信息可知，锰离子在阳极失电子结合水生成二氧化锰，同时产生氢离子，反应式为：Mn2＋＋2H2O－2e－＝MnO2＋4H＋；阴极氢离子得电子产生氢气，根据溶液呈电中性的原则，阳极产生的氢离子通过离子交换膜进入阴极，离子交换膜为质子交换膜，A.根据以上分析可知，离子交换膜为质子交换膜，故A不符合题意；B.阳极反应式为：Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，故B不符合题意；C.根据溶液呈电中性的原则，阳极产生的氢离子通过离子交换膜进入阴极，故阴极溶液PH不变，故C符合题意；D.根据Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+，通过1mol电子，产生0.5mol二氧化锰，和进入阴极的2mol氢离子的质量之和为44.5g。