2021届高考化学一轮复习专题 离子交换膜在电化学中的功能
高三化学一轮复习离子交换膜在电化学中的应用课件
阳极的电极反应式为
,阴极产生的物质A的化学式为 H2 。
4CO32- + 2H2O - 4e- =4HCO3- + O2
例3
物质的分离提纯
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( D)
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
小试身手
电解除污
2.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+，模拟装置 如图所示。下列说法正确的是( C )
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
学以致用
已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。 现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是( C )
A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不同 B．Ⅰ和Ⅱ的能量转化形式不同 C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率 D．放电一段时间后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
1.分类：
离子交换膜
2.功能：使离子选择性定向迁移，平衡整个溶液的离子浓度或电荷。 隔离某些物质，防止其发生副反应
例2
隔离物质
H3PO2(具有较强还原性)可用电渗析法制备, “四室电渗析法”工作原理如图Z7-11所示。
①写出阳极的电极反应式:
。
②分析产品室可得到H3PO2的原因: 。
高考化学专项突破 离子交换膜在电化学装置中的应用
高考化学专项突破----离子交换膜在电化学装置中的应用一、离子交换膜的功能：使离子有选择性的定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
二、离子交换膜在电化学中的作用(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Cl2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H2混合发生爆炸)。
(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。
(3)用于物质的制备、分离、提纯等。
三、离子交换膜的类型根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。
阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过；阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
可见离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。
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。
四、离子交换膜类型的判断根据电解质溶液呈中性的原则，判断膜的类型。
判断时首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余，因该电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向，进而确定离子交换膜的类型，如电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH－有剩余，阳极区域的Na＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH－结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。
五、真题再现1、(2019·全国卷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。
高考化学专项突破 离子交换膜在电化学装置中的应用
高考化学专项突破----离子交换膜在电化学装置中的应用一、离子交换膜的功能：使离子有选择性的定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
二、离子交换膜在电化学中的作用(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Cl2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H2混合发生爆炸)。
(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。
(3)用于物质的制备、分离、提纯等。
三、离子交换膜的类型根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。
阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过；阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
可见离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。
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。
四、离子交换膜类型的判断根据电解质溶液呈中性的原则，判断膜的类型。
判断时首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余，因该电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向，进而确定离子交换膜的类型，如电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH－有剩余，阳极区域的Na＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH－结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。
五、真题再现1、(2019·全国卷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。
2023版高考化学一轮总复习第七章微专题七离子交换膜在电化学中的功能课件
解析：电解池中阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，
即SO24－向阳极区移动，Na＋向阴极区移动，阳极区水电离的 OH－发生氧化反应生成氧气，H＋留在阳极区，该极得到 H2SO4 产品，溶液 pH 减小，阴极区水电离的 H＋发生还原反应生成氢 气，OH－留在阴极区，该极得到NaOH产品，溶液pH增大，A、 C 错误，B 正确；该电解池相当于电解水，根据电解水的பைடு நூலகம்程 式可计算出当电路中通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2 生成，D 错误。
[典例精析] 【典例】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 SO24－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 SO24－向阳极迁移，阳极区溶液 pH 增 大 B.该法在处理含 Na2SO4 废水时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品 C.阴极反应为 2H2O－4e－===O2＋4H＋，阴极区溶液 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
微专题七 离子交换膜在电化学中的功能
[专题精讲] 1.离子交换膜的类型及作用
2.阴、阳离子交换膜的判断 (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、电流流向等，明 确阴、阳离子的移动方向。 (2)根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题 意中给出的制备物质、电解物质等信息，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。 3.电解池的分室方法 根据电解的目的和膜的种类和个数，可将电解池分成无膜 一室、单膜两室、双膜三室和三膜四室等。
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
“离子交换膜”在电化学中的应用课件
【解析】选B。由电池工作反应知甲图中右侧电极为 正极,电极反应为11O2+22H2O+44e-====44OH-;左侧电 极为负极,负极反应为4VB2+44OH--44e-==== 2V2O5+
4B2O3+22H2O。由乙图知,E为阴极,C应与电源负极相
连,E极上电极反应为2 +12H++12e-==== 2 ,为
还原产物;F为阳极,D应与电源正极相连,电极反应为
6H2O-12e-====12H++3O2↑,储氢装置工作时,产生的H+ 经高分子电解质膜移至左侧,右侧电极区的pH不会减 小。综上所述,只有B选项正确。
2.(新题预测)科学家研制出了一种新型的锂-空气电 池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正 确的是 ( )
【解析】选C。锌化合价升高被氧化,连接电源正极, 故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以ZnC2O4 在交换膜左侧生成,故B错误;电解的总反应:2CO2+Zn ==== 是0.5 mol,转移电子不一定是0.5 mol,故D错误。
电解 ZnC O ,故C正确; 11.2 L CO 的物质的量不一定 2 4 2
示。下列有关微生物电池的说法错误的是
世纪金榜导学号79100098
(
)
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
D.电池总反应为C6H12O6+6O2====6CO2+6H2O
【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化,二氧化碳 中碳元素的化合价为最高价+4价,所以生成二氧化碳 的反应为氧化反应,应在负极生成,其电极反应式应为 C6H12O6+6H2O-24e-====24H++6CO2↑,A错误;在微生物的 作用下,该装置为原电池装置,反应速率比化学反应速 率快,所以微生物促进了反应的发生,B正确;原电池中 阳离子(质子)向正极移动,C正确;电池的总反应实质 是葡萄糖的氧化反应,D正确。
交换膜在电化学中的应用-2023年高考化学热点专项导航与精练(新高考专用)(解析版)
第三篇化学反应与能量专项23 膜在电化学中的应用近年来，新型电化学装置中的“膜”层出不穷，高考试题中往往以此为契入点，考查电化学基础知识。
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
因为一般在应用时主要是利用它透过的离子，所以也称为离子选择透过性膜。
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。
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。
真题回顾1．(2022•全国甲卷)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH) 42-存在)。
电池放电时，下列叙述错误的是( )A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅱ区迁移B．Ⅱ区的SO42-通过隔膜向Ⅱ区迁移C．MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O【答案】A【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅱ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) 42-，Ⅱ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅱ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅱ区移动或Ⅱ区的SO42-向Ⅱ区移动，Ⅱ区消耗OH-，生成Zn(OH) 42-，Ⅱ区的SO42-向Ⅱ区移动或Ⅱ区的K+向Ⅱ区移动。
A项，Ⅱ区的K+只能向Ⅱ区移动，A错误；B项，Ⅱ区的SO42-向Ⅱ区移动，B正确；C项，MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正确；D项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 42-+Mn2++2H2O，D正确；故选A。
电化学中离子交换膜的应用
电化学中离子交换膜的应用电化学中离子交换膜是一种用于控制电流流量的复合薄膜，因其特殊的结构和性质，在电化学反应中可以起到有效的抑制和分离的作用，并可实现液膜的有序传输。
离子交换膜的应用最广泛的是在氢能电池、燃料电池、蓄电池和电解池当中。
首先，离子交换膜可以抑制氧还原反应，减少消耗，使电池在反应过程中能量损失小，提高其能量密度。
其次，离子交换膜能够有效地防止外界电荷到燃料电池内，使之维持净电池状态，同时可以改善电流分布，延长电池的使用寿命和液体充电/放电效率。
最后，离子交换膜在电解池的应用还可以降低水的蒸发，避免形成气泡。
高考化学：离子交换膜在电化学中的应用
高考化学:离子交换膜在电化学中的应用
离子交换膜在原电池和电解池中均有较广泛的应用，且常出常新。
1．离子交换膜的功能使离子选择性定向迁移，其目的是平衡整个电解质的离子电荷守恒。
2．交换膜在电化学中的作用
(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Cl2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H2混合发生爆炸)。
(2)用于物质的分离、提纯等。
(3)用于制备纯净的物质。
3．离子交换膜的类型根据透过的微粒，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，另外还有特殊离子交换膜，只允许相应的离子通过。
4．离子交换膜类型的判断根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型：
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。
(2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型。
(3)在利用电解原理制备物质时，选择离子交换膜的类型，既要考虑阴、阳极电极反应式，同时也要考虑产品室和原料室在装置图中的位置。
如：利用电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3，装置图如下：
阳极室放出O2，消耗OH－余出H＋，则H＋应向产品室移动，阴极室放出H2，消耗H＋余出OH－，则原料室中的Na＋应向阴极室移动，B(OH)4－应向产品室移动，所以a膜、c 膜为阳离子交换膜、b膜为阴离子交换膜，选择离子交换膜时产品室和原料室的位置也起到关键性的作用。
高考化学电化学专题训练离子交换膜在电化学中的作用(附解析)
高考化学电化学专题训练离子交换膜在电化学中的作用（解析附后）1.NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。
以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。
下列说法不正确的是( )A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移B．该燃料电池的负极反应式为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2OC．电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO4溶液D．每消耗2.24 L O2(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8 g2.一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化,其工作原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。
下列有关说法不正确的是( )A.Cl-由中间室移向左室B.X气体为CO2C.处理后的含NO3-废水的pH降低D.电路中每通过4 mol电子,产生X气体的体积在标准状况下为22.4 L3.四甲基氢氧化铵[(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(CH 3)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：2H 2O −4e −=O 2↑+4H +4.利用电化学原理还原CO 2制取ZnC 2O 4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H 2SO 4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 gD.Pb 电极的电极反应式是2CO 2-2e -C 2O 42-5. NaClO 2是重要的消毒剂和漂白剂,可用如图所示装置制备。
下列说法正确的是 ( ) A.电极b 为负极 B.阳极区溶液的pH 增大 C.电极D 的反应式为ClO 2+e -Cl O 2-D.电极E 上生成标准状况下22.4 L 气体时,理论上阴极区溶液质量增加135 g6.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Na 2SO 3溶液进行电解又制得NaOH 。
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。
高考化学一轮复习热点专题突破系列电化学中“离子交换膜”的应用!(课堂PPT)
【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化，二氧化碳 中碳元素的化合价为最高价+4价，所以生成二氧化碳 的反应为氧化反应，应在负极生成，其电极反应式应 为C6H12O6+6H2O-24e-====24H++6CO2↑，A错误；在微生 物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率比化学 反应速率快，所以微生物促进了反应的发生，B正确； 原电池中阳离子(质子)向正极移动，C正确；电池的总 反应实质是葡萄糖的氧化反应，D正确。
3.离子交换膜的类型： 根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考 试题中主要出现阳离子交换膜、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。可见离子交换膜的 功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔 离某些物质。
2.(2017·洛阳模拟)利用反应6NO2+8NH3====7N2+12H2O 构成电池，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻 环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下 列说法不正确的是( )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.为使电池持续放电，离子交换膜选用阴离子交换膜 C.电极A反应式为2NH3-6e-====N2+6H+ D.当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为 0.8 mol
【备考必记必会】 离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子 具有选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过 性膜。
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。
2021年高考化学考点隔膜电解池的应用
归纳总结
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
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(LiCoO2)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LixC6＋Li1－xCoO2 C6＋LiCoO2。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：LixC6－xe－=== C6＋xLi＋
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
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。
知识梳理 ZHISHISHULI
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。
2024届高考化学增分小专题：《剖析离子交换膜在电化学应用中的重要作用》
2H2↑＋O2↑，据此解答。
A．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－，A正确；
B．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，B正确；
A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体， 同时生成H+，电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O＝2CO2↑＋7H+，H+通过 阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2+＋2e－＝Co，因此，甲室溶液pH 逐渐减小，A错误；
B．对于乙室，正极上 LiCoO2 得到电子，被还原为 Co2+，同时得到 Li+，其中的 O 与溶液中的 H+结合 H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B 正确； C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在 OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2＋e＋4H+＝Li+＋Co2+＋2H2O，C 错误；
A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O＝NH3∙H2O ＋2O2↑＋KOH，故A正确； B．每生成1mol NH3∙H2O，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8molH+进入阴极 室，即有8mol的H2O解离，故B错误； C．电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－通过双极膜进入 阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；
下列说法正确的是 A. 电极 b 为阳极
√B. 隔膜为阴离子交换膜
C. 生成气体 M 与 N 的物质的量之比为 2∶1
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液中c(HCl) ＞ (填“＞”,“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2 L氯气(标准状况)参与反应，
则必有 1 mol Cl－ 离子(填离子符号)由交换膜 右 侧通过交换膜向 左 迁移。交换
膜右侧溶液中c(HCl) = (填“＞”、“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
小专题 应，并运用电解原理解决有关隔膜的实际问题。
2.证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答 有关隔膜在电解池问题中的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。 3.科学态度与社会责任：体会隔膜在电解原理中对社会发展的重大贡 献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对隔膜在电解有关的社 会热点问题上做出正确的价值判断。
C．极室1与极室2之间的离子交换膜也为阳离子交换膜
D．溶液a、b、c的pH大小顺序为：a>b>c
c＞a＞b
巩固练习
(2)三室电解池
5.某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制负”)极相连，
小专题 氢气从___C___(选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。
说法错误的是( B )
小专题
负极 失 得
0 失 -3得
正极 失得
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 负极区B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋ MV＋-e－=MV2＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
(2)离子交换膜只允许一类离子通过，
则M为 阴离__子___(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜，N为__阳__离__子_交换膜.
+ 阳极
阴极
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－
SO42- K＋
巩固练习 (3)四室电解池
以四室式电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例，其工作原理如图所示：
练后反思
反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类 不同 ；
小专题 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；
离子迁移依据 电荷平衡 ，而离子数目变化量可能 不相等。
课技练堂反巧后小思点反结归拨思纳
你的收获
解这类（隔膜）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，
阴极(乙):4H2O+4e－=2H2↑+4OH－
阳极(甲):2H2O-4e－+4CO32-=4HCO3-＋O2↑
①判断电极名称； ②书写电极反应式
2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ H＋ + CO32- = HCO3-
巩固练习
1.(2019·高考全国卷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
小专题 离子交换膜在电化学中的功能
学习目标
小专题 1.通过离子交换膜在原电池中的应用，强化巩固电子和
阴阳离子在电解池中的定向移动方向。 2.通过离子交换膜在电解池中的应用，强化巩固电子和 阴阳离子在电解池中的定向移动方向。
核心素养目标
1. 变化观念与平衡思想：能从多角度、动态地分析电解池中发生的反
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。
巩固练习
习
小专- 题+ 阳极
阴极
Ni2＋
Na＋
H2PO2-
A．电池中 C 电极的电极反应式为SO2Cl2+2e- = 2Cl-+SO2 ↑ B．电池的 e 极连接电解池的 h 极
C．膜 a 是阳离子交换膜，膜 c 是阴离子交换膜 都是阳膜 D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
巩固提高
4.有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下 图所示（电极未标出），下列说法不正确的是（ D ）
小专题 Na＋
阳极
阴极 H2
Cl2
Na＋
-
+
+：O2+2H2O+4e－=4OH － -：2H2＋4OH－-4e－=4H2O
A．气体B为H2
2Cl2～O2～4e-
B．相同条件下，当电解池生成2L Cl2，理论上燃料电池应消耗1L O2
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。
小专题 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。
巩 7.(限制离子迁移)某原电池装置如下图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl2=2AgCl。 固
练 习
- H＋
+ 正极:Cl2＋2e－=2Cl－
负极:Ag－e－＋Cl－=AgCl
Cl－
(a mol Cl－＋a mol H＋)
(1)当电路中转移a mole－时，交换膜左侧溶液中约减少 2a mol离子。交换膜右侧溶
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。
小专题 (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 .离子交换膜的选择依据 离子的定向移动。
4 .离子交换膜的应用
5．多室电解池的类型
(1)两室电解池 以惰性电极电解一定浓度的Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液为例， 其原理如图所示：
Na＋ H＋ H2PO2-
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－
H＋＋H2PO2-=H3PO2 试分析产品室得到H3PO2的原因：
巩 6.（四室电解池）某电池研究员使用锂- 磺酰氯（ Li-SO2Cl2 ）电池作为电源电解 固 制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为 2Li+SO2Cl2 = 练 2LiCl+SO2↑，下列说法错误的是（ C ）