2020届高考化学一轮复习讲义 第6章 专题讲座3 隔膜在电化学中的功能
2021年高考化学总复习第六章《化学反应与能量》专题讲座三隔膜在电化学中的功能
2021年高考化学总复习第六章《化学反应与能量》专题讲座三隔膜在电化学中的功能1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3．离子交换膜选择的依据离子的定向移动。
4．离子交换膜的应用问题思考(1)用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷？答案缺陷1：Cl2和H2混合而引起爆炸；缺陷2：Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量。
(2)用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？答案(1)平衡电荷，形成闭合回路；(2)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；(3)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；(4)避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
题组一离子交换膜在原电池中的应用1．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Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案 C解析Ⅰ、Ⅱ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；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ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Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多，右侧正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷过剩，Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置，C正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ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。
【知识解析】“隔膜”在电化学装置中的应用
“隔膜”在电化学装置中的应用1 几种常见的“隔膜”（1）阳离子交换膜：对阳离子有选择性透过作用的膜，简称阳膜。
（2）质子交换膜：一般指对H＋有选择性透过作用的膜。
（3）阴离子交换膜：对阴离子有选择性透过作用的膜，简称阴膜。
（4）“两性离子”交换膜：同时含有阳离子交换基团和阴离子交换基团的离子交换膜，对某些离子有较高的选择性，主要用于离子分离和回收溶液中的微量金属。
（5）双极性膜：一面是阴离子交换膜，另一面是阳离子交换膜，中间有一层很薄的相界面，在直流电作用下，相界面中的H2O解离成H＋和OH－并分别透过阳膜和阴膜，作为H＋和OH －的供应源，简称双极膜。
2 解读含“隔膜”的多室电解池模型多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性（只允许带某种电荷的离子通过）将电解池分为两室、三室、四室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。
（1）“双膜三室”电解池在电解装置中，应用两个离子交换膜隔开三个盛有电解质溶液的“室”。
如图1－3－10所示，“双膜”通常为离子交换膜a和离子交换膜b，“三室”为Ⅰ室、Ⅱ室和Ⅲ室。
根据电解的目的不同，离子交换膜a和离子交换膜b可以均是阳离子交换膜，也可以均是阴离子交换膜，还可以一个是阳离子交换膜，一个是阴离子交换膜。
图1－3－10（2）“三膜四室”电解池在电解装置中，应用三个离子交换膜隔开四个盛有电解质溶液的“室”。
以四室电渗析法制备H3PO2（次磷酸）为例，其工作原理如图1－3－11所示：图1－3－11电解稀硫酸的阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋（放氧生酸），产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO2－通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－（放氢生碱），原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。
典例详析考法（2018全国Ⅰ节选）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
高考化学一轮复习微专题强化提升课离子交换膜在电化学中的应用课件鲁科版ppt
②阳离子交换膜的作用 它只允许 Na＋通过，而阻止阴离子(Cl－)和气体(Cl2)通过。这样既防止了两极产生 的 H2 和 Cl2 混合爆炸，又避免了 Cl2 和阴极产生的 NaOH 反应生成 NaClO 而影响 烧碱的质量。
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 pHA<pHB<pHC 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 pHA<pHC<pHB，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。
【解析】选 C。由题图可知，在 b 极上 NO3－ 转化为 N2，发生得电子的还原反应， 故 b 极为正极，a 极为负极，A 项错误；b 极的电极反应式为 2NO－ 3 ＋12H＋＋ 10e－===N2↑＋6H2O，B 项错误；原电池中阴离子向负极移动，故 C 项正确；左 室消耗苯酚的电极反应式为 C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，9.4 g 苯 酚的物质的量为 0.1 mol，故用电器应流过 2.8 mol 电子，D 项错误。
A．负极反应为 CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋ B．隔膜 1 为阳离子交换膜，隔膜 2 为阴离子交换膜 C．当电路中转移 1 mol 电子时，模拟海水理论上除盐 58.5 g D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为 2∶1
2020年高考化学专项突破13隔膜在电化学装置中的应用
专项突破(十三) 隔膜在电化学装置中的应用1．隔膜的分类隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
注意：①反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同。
②同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。
③离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。
[典例导航](2016·全国卷Ⅰ，T11)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SO2－4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()A．通电后中间隔室的SO2－4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2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低D．当电路中通过 1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成[思路点拨]直流电场作用→图中的“－”极和“＋”极就是阴极和阳极――――――――――――――→根据电解时，阳离子移向阴极阴离子移向阳极SO 2－4移向“＋”极，Na ＋移向“－”极―→ab 为阳离子交换膜，cd 为阴离子交换膜―→“－”极反应为2H ＋＋2e －===H 2↑，pH 增大；“＋”极反应为4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，pH 减小。
答案：B(1)ab 为________________(填“阴”或“阳”，下同)离子交换膜，cd 为________离子交换膜。
2020届高三化学电化学专题复习 隔膜在电化学中的应用(学案及训练)
2020届高三化学电化学专题复习隔膜在电化学中的应用（学案及训练）知识精讲1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3、解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。
即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。
充当盐桥的作用，除起导电作用外，还能起到隔离作用，避免电极与电解质溶液或产物之间发生反应，避免产物因发生反应而造成危险等。
强化训练1、已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极材料失去电子总数之比。
现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案 C2、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SO2－4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（）A.通电后中间隔室的SO2－4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2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成答案 B3、电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。
高三化学一轮复习课件：微专题六：隔膜在电化学中的功能
答案：①2H2O－4e ===O2↑＋4H
＋
－
＋
②阳极室的 H 穿过阳膜扩散至产品室， 原料室的 H2PO2 穿过阴 膜扩散至产品室，二者反应生成 H3PO2 被氧化
第六章
3 ③PO4
－
－
H2PO2 或 H3PO2
－
阶段排查落实练
解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。即交换膜属 于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变 化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析隔膜作用。在 产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反 应，或避免产物因发生反应而造成危险。
－ ＋
式为 2Fe3 ＋2e ===2Fe2 ，负电荷过剩。Cl 从交换膜右侧向左侧迁
第六章
阶段排查落实练
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)
＋ ＋ ＋
A．碳棒上发生的电极反应：4OH －4e ===O2＋2H2O B．电解过程中，B 室中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减小 C．为了提高 Ni 的产率，电解过程中需要控制废水 pH D．若将图中阳离子膜去掉，将 A、B 两室合并，则电解反应总 方程式发生改变
第六章
阶段排查落实练
解析：①阳极发生氧化反应，在反应中 OH 失去电子，电极反 应式为 2H2O－4e ===O2↑＋4H 。 ②H2O 放电产生 H ，H 进入产品室，原料室的 H2PO2 穿过阴 膜扩散至产品室，二者发生反应：H ＋H2PO2
－ ＋ － ＋ ＋ － － ＋
－
3PO2。
2020版高考化学苏教版大一轮温习讲义专题6专题讲座三
专题讲座三隔膜在电化学中的功能1．常见的隔膜隔膜又叫离子互换膜，由高分子特殊材料制成。
离子互换膜分三类：(1)阳离子互换膜，简称阳膜，只许诺阳离子通过，即许诺H＋和其他阳离子通过，不许诺阴离子通过。
(2)阴离子互换膜，简称阴膜，只许诺阴离子通过，不许诺阳离子通过。
(3)质子互换膜，只许诺H＋通过，不许诺其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，避免发生化学反映。
(2)能选择性的通过离子，起到平稳电荷、形成闭合回路的作用。
3．离子互换膜选择的依据离子的定向移动。
4．离子互换膜的应用1．用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺点？答案缺点1：Cl2和H2混合而引发爆炸；缺点2：Cl2与NaOH反映生成NaClO，阻碍NaOH的产量。
2．用以下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子互换膜的作用有哪些？答案(1)平稳电荷，形成闭合回路；(2)避免Cl2和H2混合而引发爆炸；(3)幸免Cl2与NaOH反映生成NaClO，阻碍NaOH的产量；(4)幸免Cl－进入阴极区致使制得的NaOH不纯。
题组一离子互换膜在原电池中的应用1．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Ⅰ、Ⅱ，装置如下图。
以下说法正确的选项是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反映不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案C解析Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部份相同，电池反映，负极反映和正极反映式相同，A项错误；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反映，致使部份能量损失(或部份电子没有通过电路)，电流效率降低，而Ⅱ装置采纳阴离子互换膜，铜与氯化铜接触，可不能发生副反映，放电进程中互换膜左侧负极的电极反映式为Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多，右边正极的电极反映式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷多余，Cl－从互换膜右边向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置， C 正确；放电一段时刻后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中互换膜左侧生成氯化铜，右边生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D 项错误。
高考化学一轮复习第六章化学反应与能量微专题强化突破11“隔膜”电解池在工业生产中的应用学案新人教版
11 “隔膜”电解池在工业生产中的应用1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3．“隔膜”电解池的解题步骤第一步，分清隔膜类型。
即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。
在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。
1．工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化SO2(A、B均为惰性电极)。
下列说法正确的是( )A．A极接电源的正极B．A极区溶液的碱性逐渐增强C．本装置中使用的是阴离子交换膜D．B极的电极反应式为SO2＋2e－＋2H2O===SO2－4＋4H＋解析：选B。
A项，由HSO－3生成S2O2－4，发生还原反应，A极为阴极，应接电源的负极，错误；B项，阴极的电极反应式为2HSO－3＋2H＋＋2e－===S2O2－4＋2H2O，碱性增强，正确；C项，阳极的电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，离子交换膜应使H＋从右向左移动，应为阳离子交换膜，错误；D项，B极为阳极，发生SO2＋2H2O－2e－===SO2－4＋4H＋，错误。
2．制备二氧化锰的装置如图，阳极以硫酸锰和硫酸混合液为电解液，阴极以稀硫酸为电解液，电解装置中大箭头表示溶液中阳离子移动的方向。
下列说法正确的是( )A．N是电源的负极B．右侧气孔逸出的气体可能为副产物H2C．石墨电极的电极反应式为Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋D．电解过程中阳离子交换膜左侧硫酸浓度基本不变，右侧减小解析：选C。
高考化学一轮第6章化学反应与能量常考点7膜在电化学中的应用新人教版
下列说法不正确的是( ) A.a是直流电源的正极,石墨电极发生氧化反应 B.交换膜A是阴离子交换膜,通电一段时间,Ⅰ室pH降低
C.当产生 0.1 mol 的 Ni1Co1Mn1(OH)2 时,标准状况下纯钛电极上至少产生
1.12 L气体
33 3
D.若将纯钛电极直接放入Ⅱ室,则纯钛电极上会有金属与前驱体附着而使 产率降低
1.b极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,通过1 mol电子时,有0.5 mol H2O 放电,产生1 mol H+。 2.通过1 mol电子时,有1 mol H+从稀硫酸中通过阳膜进入产品室。因此通 过1 mol电子时,稀硫酸中反应消耗0.5 mol H2O,生成的O2逸出,生成的H+迁 移至产品室,则质量减少9 g。稀硫酸中H+的物质的量不变,若不考虑溶液 体积变化,则溶液pH不变。
二、离子交换膜类型的判断 1.看清图示,是否在交换膜上标注了阴、阳离子,是否标注了电源的正、负 极。是否标注了电子流向,明确阴、阳离子的移动方向。 2.根据电解池中阴、阳离子的移动方向,结合题中给出的已知信息,找出物 质生成或消耗的电极区域,确定移动的阴、阳离子,从而推知离子交换膜的 种类。
三、电解池中某极区溶液质量变化与pH分析 在含有离子交换膜的电解池中,要判断一个极区溶液质量或溶液pH的变化, 应综合考虑电极反应引起的溶液质量变化和通过离子交换膜、离子的迁 移引起的质量变化。如下列装置中每通过1 mol电子,稀硫酸的变化:
2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水子交换膜(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H2 ①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)
2021届高三化学一轮复习——隔膜在电化学中的功能
2021届高三化学一轮复习——隔膜在电化学中的功能知识梳理1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3．离子交换膜选择的依据离子的定向移动。
4．离子交换膜的应用问题思考(1)用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷？答案缺陷1：Cl2和H2混合而引起爆炸；缺陷2：Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量。
(2)用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？答案①平衡电荷，形成闭合回路；②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
强化训练1．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Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案C解析Ⅰ、Ⅱ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；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ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Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多，右侧正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷过剩，Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置，C正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ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。
高考化学一轮复习 专题6 化学反应与能量变化 5 小专题突破5 隔膜在电化学中的功能课件
小专题突破5 隔膜在电化学中的功能
12/11/2021
化学
[专题精讲] 1．常见的隔膜 隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类： (1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许 H＋和其他阳离子通过，不允 许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，既允许 OH－和其他阴离子通过，不 允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许 H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
12/11/2021
2．隔膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．离子交换膜的选择依据 离子的定向移动。 4．离子交换膜的应用
12/11/2021
5．多室电解池的类型 多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带 相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室等，以达到浓缩、净化、提纯以及电 化学合成的目的。 (1)两室电解池 以惰性电极电解一定浓度的 Na2CO3 溶液为例，其原理如图所示：
12/11/2021
（1）含离子交换膜的电解池的最大优点是能自动把产品（如该电解池产生的 NaOH 和 NaHCO3）分离开，从而降低分离提纯成本。 （2）“阴阳相吸”是很多化学反应的微观基础。“阴阳相吸”的含义：①阴离子与阳 离子相互吸引并发生迁移；②阴极吸引电解液中的阳离子，阳极吸引电解液中的阴离 子，并使阳离子与阴离子发生定向移动；③正极吸引自由电子，使电子经过金属导线 由负极定向移动到正极。
12/11/2021
5．(海水淡化)(2020·宿迁高三调研)电渗析法淡化海水装置如图所示，电解槽中阴离子
专题讲座(六) 电解质介质和隔膜在电化学的作用(练)(解析版)
专题讲座（六） 隔膜在电化学的作用第一部分：高考真题感悟1．（2020·海南·高考真题）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是A ．电池可用于乙醛的制备B ．b 电极为正极C ．电池工作时，a 电极附近pH 降低D ．a 电极的反应式为O 2+4e - -4H + =2H 2O 【答案】A【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，x 为水。
A ．该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A 符合题意；B ．根据分析，a 电极为正极，b 电极为负极，故B 不符合题意；C ．电池工作时，氢离子移向正极，a 电极的反应式为O 2+4e - +4H + =2H 2O ，a 电极附近pH 升高，故C 不符合题意；D ．根据分析，a 电极为正极，正极发生还原反应，a 电极的反应式为O 2+4e - +4H + =2H 2O ，故D 不符合题意；答案选A 。
理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。
现以NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH 3COO -的溶液为例)。
下列说法错误的是A ．负极反应为 -+-322CH COO +2H O-8e =2CO +7HB ．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C ．当电路中转移1mol 电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD ．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1 【答案】B【解析】据图可知a 极上CH 3COOˉ转化为CO 2和H +，C 元素被氧化，所以a 极为该原电池的负极，则b 极为正极。
A ．a 极为负极，CH 3COOˉ失电子被氧化成CO 2和H +，结合电荷守恒可得电极反应式为CH 3COOˉ+2H 2O -8eˉ=2CO 2↑+7H +，故A 正确；B ．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a 极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b 极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B 错误；C ．当电路中转移1mol 电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa +移向正极，即除去1molNaCl ，质量为58.5g ，故C 正确；D ．b 极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H ++2eˉ=H 2↑，所以当转移8mol 电子时，正极产生4mol 气体，根据负极反应式可知负极产生2mol 气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D 正确；故答案为B 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
专题讲座三隔膜在电化学中的功能
1.常见的隔膜
隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：
(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2.隔膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3.离子交换膜选择的依据
离子的定向移动。
4.离子交换膜的应用
1.用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷？
答案缺陷1：Cl2和H2混合而引起爆炸；
缺陷2：Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量
2.用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？
答案(1)平衡电荷，形成闭合回路；
(2)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
(3)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；
(4)避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
题组一离子交换膜在原电池中的应用
1.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Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是()
A.Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同
B.能量转化形式不同
C.Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率
D.5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
答案 C
解析Ⅰ、Ⅱ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；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ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Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多，右侧正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷过剩，Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置，C正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ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。
2.(2018·黔东南州一模)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，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
C.a 电极的电极反应式为：CH 3OCH 3＋3H 2O －12e －
===2CO 2＋12H ＋
D.当b 电极消耗22.4 L O 2时，质子交换膜有4 mol H ＋通过 答案 C
解析 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：CH 3OCH 3－12e －
＋3H 2O===2CO 2＋12H ＋
，正确；D 项，状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H ＋
的物质的量不知，错误。
3.随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。
某电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO 2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li ＋
的高分子材料，隔膜只允
许
Li
＋
通过，电池反应式为Li x C 6＋Li 1
－
x CoO 2C 6＋LiCoO 2。
下列说法不正确的是
()
A.放电时，正极锂的化合价未发生改变
B.充电时Li＋移动方向：右室→左室
C.放电时负极的电极反应式：Li x C6－x e－===C6＋x Li＋
D.充电时阳极的电极反应式：Li1－x CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2
答案 D
解析放电时，负极的电极反应式为Li x C6－x e－===C6＋x Li＋，正极的电极反应式为Li1－x CoO2＋x Li＋＋x e－===LiCoO2，放电时正极上钴的化合价降低、锂的化合价不变，A、C项正确；充电时左侧为阴极，右侧为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳离子由阳极移向阴极，B 项正确、D项错误。
在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电能效率。
题组二离子交换膜在电解池中的应用
4.(2018·合肥第一次教学质量检测)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，装置如下图所示。
下列说法中正确的是()
A.电极B连接电源正极
B.A极区电解液为LiCl溶液
C.阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D.每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜
答案 B
解析由题意知，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，所以B为阴极，B连接电源负极，A项错误；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。
5.(2019·长春质检)某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。
BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。
已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。
下列说法错误的是()
A.电极a连接电源的正极
B.B为阳离子交换膜
C.电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生
D.Ⅱ口排出的是淡水
答案 B
解析根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从Ⅱ口排出，D正确。
6.(2018·河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。
下列有关叙述中正确的是()
A.电极a为粗铜，电极b为精铜
B.甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D.当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜
答案 D
解析由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol 精铜，其质量为32 g，D项正确。
7.(2018·哈尔滨模拟)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH＋4，模拟装置如图所示。
下列说法正确的是()
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C.电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D.电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
答案 C
解析阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH＋4与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。
在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。