离子交换膜试题总结
经典高考原电池电解池离子交换膜问题.doc
学习必备 欢迎下载经典高考原电池电解池离子交换膜问题【试题 】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： 2H 2O不锈钢惰性电极＋2e －－＋H 2↑＝ 2OHB ．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，使平衡稀KOH 溶液K 2 CrO 4 溶液2 CrO 42 ＋ 2H＋Cr 2 O 72＋ H 2O 向右移动 |C ．该制备过程总反应的化学方程式为：阳离子交换膜4K 2CrO 4＋ 4H 2O通电2K 2Cr 2O 7＋4KOH ＋ 2H 2↑＋ O 2↑D ．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 1－d2【答案】D－－(不锈钢 )发生的反应为＋ H 2↑；【解析】根据实验装置图可知：阴极2H 2O ＋ 2e ＝ 2OH 因为 CrO 42 是最高价含氧酸根， 不可能在阳极 (惰性电极 )失去电子，阳极发生的反应为 2H 2O—4e －＝ 4H +＋ O 2↑，产生的 H +使平衡 2 CrO 42 ＋2H ＋Cr 2 O 72 ＋H 2O 向右移动，即生成K 2Cr 2O 7，溶液逐渐由黄色变为橙色。
阳极室中多余的 K + 通过阳离子交换膜移向阴极室，平衡两室中的电荷。
电解过程中实质是电解水，一段时间以后，阴极室KOH 溶液浓度增大。
D 选项：在阳极室中，电解前是 K 2CrO 4 溶液，其 K 与 Cr 的物质的量之比值为 2，电解后若 K 2CrO 4 完全转化为 K 2Cr 2O 7 ，其 K 与 Cr 的物质的量之比值为 1，则 1≤ d ≤2。
在 1≤ d ≤2 时，铬酸钾的转化率 α 为 100%≤ α ≤0。
[巧解 ] 将 d 的取值范围 1≤ d ≤ 2 代入题设的 “式子： 1－ d”，铬酸钾的转化率 α 为 50%≤α ≤ 100%，与事实相悖。
届高三化学期末考前复习专题训练——电化学离子交换膜的分析与应用（word版，含答案与解析）
电化学离子交换膜的分析与应用专题训练1.水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。
该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。
下列叙述错误的是()A．放电时，Zn2＋向V2O5电极移动B．充电时，阳极区电解液的浓度变大C．充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D．放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋x Zn2＋＋2x e－===Zn x V2O52．(2020·日照市高三3月实验班联考)荣获2019年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。
该可充电电池的放电反应为Li x C n ＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋n C。
N A表示阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是()A．该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染B．充电时，阳极反应为LiCoO2－x e－===Li(1－x)CoO2＋x Li＋C．充电时，Li＋由B极移向A极D．若初始两电极质量相等，当转移2N A个电子时，两电极质量差为14 g3．2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H＋＋HO－2，K a＝2.4×10－12)。
下列说法错误的是()A．X膜为选择性阳离子交换膜B．催化剂可促进反应中电子的转移C．每生成1 mol H2O2电极上流过4 mol e－D．b极上的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HO－2＋OH－4.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：①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋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EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性5. 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)。
高考中有关离子交换膜的电化学试题
8.（节选自2014·江苏单科化 学卷，T20）硫化氢的转化是 资源利用和环境保护的重要研 究课题。由硫化氢获得硫单质 有多种方法。
（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图-1所示的电解池的阳极区进行电解。
电解过程中阳极区发生如下反应：S2－ － 2e－ = S
（n—1）S+ S2－ = Sn2－ ①写出电解时阴极的电极反应式：2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH- (或2H+ + 2e- = 。H2↑)
解析：
－
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
0 1
正极反应为Cl2＋2e－=2Cl－，A项错误；放电时，交换膜右侧的电极为正极，交换膜左侧的电 极为负极，负极放电产生的Ag＋与电解质HCl中的Cl－结合生成AgCl白色沉淀。则负极电极反 应式：2Ag－2e－＋2Cl－=2AgCl，B项错误；负极放电产生的Ag＋与电解质中的Cl－结合， 若用NaCl代替盐酸不会改变电池总反应，C项错误；当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左 侧的电极放电产生0.01 mol Ag＋，与电解质中的0.01 mol Cl－结合生成AgCl沉淀，同时约 有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子，D项正确。
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。当K闭合时，SO42-从右向左通过阴离子 交换膜移向A极．下列分析正确的是 （ D ）
高中化学 题型专攻(五) 电化学离子交换膜的分析与应用 解析
题型专攻(五)电化学离子交换膜的分析与应用类型一“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：①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋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EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，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。
阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
2．[2018·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式：______________________________________。
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____________。
答案①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑②K＋由电极a到电极b解析①电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。
②电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO－3＋3H2O。
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。
有关离子交换膜的电化学试题解题策略
离子交换膜在高考电化学试题中的常见考点归纳一、氯碱工业原理答案：D:精制NaCl F：氯气 E：稀NaCl X：阳离子交换膜 A：H2O（含少量NaOH）C：H2 B：NaOH延伸：如下图所示，在没有离子交换膜的情况下，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，可以制取环保型消毒液，请写出电池总反应式。
NaCl+H2O=NaClO+H2【类题训练1】某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。
①图中a表示离子交换膜（填“阴”或“阳”）。
A，E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示，E表示。
【类题训练2】（1）写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式2H2O=2H2+O2 __（2）某同学根据氯碱工业中的膜技术原理，设计出了一个电解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置，标出进出物质的化学式：A___O2________；B____H2_______；C___NaOH________；D_____H2O（含少量NaOH）______；E_____Na2SO4______；F_____H2O（H2SO4）______；G__H2SO4_________。
膜b为___阳离子________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。
此装置中的电解总方程式为：_2Na2SO4+6H2O=2H2+O2+2H2SO4+4NaOH【类题训练3 (2016全国新课标I)】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24SO-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。
B下列叙述正确的是A.通电后中间隔室的24SO-离子向正极区迁移，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.负极区反应为2H 2O–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生成二、高考题中的离子交换膜类电化学装置1、物质的制备（1）选择型(2013·浙江高考·11)通过如下电解装置制备KIO3,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
高考中有关离子交换膜的电化学试题共22页文档
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
高考中有关离子交换膜的电化学试题 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
电化学中的阴、阳离子交换膜专项练习(附解析)
电化学中的阴、阳离子交换膜专项练习（附解析）一、单选题（本大题共23小题）1.氮氧化物具有不同程度的毒性，利用构成电池方法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，发生反应6NO2+ 8NH3= 7N2+ 12H2O，装置如图所示。
下列关于该电池的说法正确的是( )A. 为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜B. 电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极C. 电极A极反应式为D. 当有被处理时,转移电子物质的量为2.海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示；下列描述错误的是（）A. 淡化海水的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法B. 以NaCl为原料可以生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸等化工产品C. 步骤Ⅱ中鼓入热空气吹出溴,是因为溴蒸气的密度比空气的密度小D. 用水溶液吸收的离子反应方程式为3.离子交换法净化水过程如图所示。
下列说法错误的是( )A.水中的、、通过阴离子树脂后被除去B. 经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变C. 通过净化处理后,水的导电性降低D. 阴离子树脂填充段存在反应4.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S2＋KI3K2S4＋3KI；装置(Ⅱ)为电解池的示意图，当闭合开关K时，方程式为2KX附近溶液先变红。
则下列说法正确的是()A. 闭合K时,从左到右通过离子交换膜B. 闭合K时,电极A的反应式为C. 闭合K时,X的电极反应式为D. 闭合K时,当有通过离子交换膜,X电极上产生标准状况下气体5.我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。
为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的并提供，我国科学家设计了一种装置（如下图），实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为。
关于该装置的下列说法正确的是（）A. 图中N型半导体为正极,P型半导体为负极B. 图中离子交换膜为阳离子交换膜C. 反应完毕,该装置中电解质溶液的碱性增强D. 人体呼出的气体参与X电极的反应：6.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过．下列有关叙述不正确的是（）A. Zn电极上发生氧化反应B. 电子的流向为电流表C. 由乙池通过离子交换膜向甲池移动D. 电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量明显增加7.某种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水（酸性）中的有机物可用C6H10O5表示[交换膜分别是只允许阴（阳）离子通过的阴（阳）离子交换膜]，下列有关说法中不正确的是A.电池工作时,电子由a极经导线流向b极B. 交换膜a是阴离子交换膜C. 电极b的反应式：D. 相同时间内相同状况下生成和的体积比为8.电渗析法是指在外加电场作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程．如图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为石墨电极．下列有关描述错误的是（）A. 阳离子交换膜是A,不是BB. 通电后阳极区的电极反应式：C. 工业上阴极使用铁丝网代替石墨碳棒,以减少石墨的损耗D. 阴极区的现象是电极上产生无色气体,溶液中出现少量白色沉淀9.双极膜（BP）是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，作为H+和OH-离子源。
2021年高考化学二轮复习微专题《电化学装置“离子交换膜”》
【命题陷阱】
题目解题的关键点为分析CH3COO-中C元素化合价的变化，从而判断正负极。 答案:_____。
【典例解析】B 据图可知a极上CH3COO-转化为CO2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极为负极，CH3COO-失电子被氧化成CO2和H+， 结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e- ====2CO2↑+7H+，故A正确；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； 当电路中转移1 mol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1 mol Cl-移向负极， 同时有1 mol Na+移向正极，即除去1 mol NaCl，质量为58.5 g，故C正确；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++2e====H2↑，所以当转移8 mol电子时，正极产生4 mol气体，根据负极反应式可知 负极产生2 mol气体，物质的量之比为4∶2=2∶1，故D正确。
【审答流程—破题过程】
升高 氧化 负 CH3COO-+2H2O-8e- ====2CO2↑+7H+ 正确 负 正 a(负) 阴 离子交换 b(正) 阳离子交换 错误 Cl- Na+ NaCl 58.5 正确 2H++2e- ====H2↑ CH3COO-+2H2O-8e- ====2CO2↑+7H+ 4 2 正确
4.SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说 法错误的是( )
A.a极为直流电源的负极
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。
离子交换膜试题总结
离子交换膜试题总结work Information Technology Company.2020YEAR离子交换膜试题总结1． (2010重庆卷∙29)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．(1)V 2O 5是接触法制硫酸的催化剂．①一定条件下，SO 2与空气反映t min 后，SO 2和SO 3物质的量浓度分别为a mol/L 和b mol/L ，则SO 2起始物质的量浓度为 mol/L ；生成SO 3的化学反应速率为 mol/(L·min) 。
②工业制硫酸，尾气SO 2用_______吸收．(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示．①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为 ． ②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由 色变为 色． ③放电过程中氢离子的作用是 和 ；充电时若转移的电子数为3.01⨯1023个，左槽溶液中n(H ＋)的变化量为 ． 答案：(1)①a b +；/b t ②氨水 (2)①2222VO H e VO H O++-+++=+②绿 紫③参与正极反应； 通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5mol2.(09重庆卷∙26)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。
(1)题26图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是 ；NaOH 溶液的出口为 (填字母)；精制饱和食盐水的进口为 (填字母)；干燥塔中应使用的液体是 。
(2)多晶硅主要采用SiHCl 3还原工艺生产，其副产物SiCl 4的综合利用收到广泛关注。
①SiCl 4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl 4与H 2和O 2反应，产物有两种，化学方程式为 。
②SiCl 4可转化为SiHCl 3而循环使用。
一定条件下，在20L 恒容密闭容器中的反应：3 SiCl 4(g)＋2H 2(g)＋Si(s)4SiHCl 3(g)达平衡后，H 2与SiHCl 3物质的量浓度分别为0.140mol/L 和0.020mol/L ，若H 2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯NaCl 的质量为 kg 。
离子交换膜专题
离子交换膜专题训练一、高考真题1[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，13]采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。
忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量2(2020·威海一模)工业电解Na2CO3溶液的装置如图所示，A、B两极均为惰性电极。
下列说法正确的是()A．该装置可用于制备NaHCO3溶液，其中A极发生还原反应B．生成a溶液的电极室中反应为：2H2O－4e－＋4CO2－3===O2↑＋4HCO－3C．A极还可能有少量CO2产生，A、B两极产生的气体M和R体积比略大于2∶1D．当c2＝1 mol·L－1，c1＝9 mol·L－1时，则另一室理论上可制备2 mol溶质a(假设右室溶液体积为0.5 L)3(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。
电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是()A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)2－4B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC．充电时，电池总反应为2Zn(OH)2－4===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充电时，正极溶液中OH－浓度升高4．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用电渗析法制备。
“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：①写出阳极的电极反应式：______________________________________。
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。
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
微专题+电化学中的交换膜(解析版)
A ．阳极反应：--22Cl -2e Cl =↑B ．阴极区溶液中-OH 浓度逐渐升高C ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阳极室溶液减少213gD ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阴极室物质最多增加138g【答案】C【分析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl −放电产生氯气，电极反应为：222e Cl Cl −−−=↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，23O Fe 在碱性条件下转化为Fe ，电极反应为：电化学中的交换膜 考情分析 真题精研232O 6e 3H O 26Fe Fe OH −−++=+；中间为阳离子交换膜，Na +由阳极向阴极移动。
【解析】A ．由分析可知，阳极反应为：222e Cl Cl −−−=↑，A 正确；B ．由分析可知，阴极反应为：232O 6e 3H O 26Fe Fe OH −−++=+，消耗水产生OH −，阴极区溶液中OH −浓度逐渐升高，B 正确；C ．由分析可知，理论上每消耗231O molFe ，转移6mol 电子，产生3mol 2Cl ，同时有6mol Na +由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少371g 623g 351g ×+×=，C 错误； D ．由分析可知，理论上每消耗231O molFe ，转移6mol 电子，有6mol Na +由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加623g 138g ×=，D 正确； 故选C 。
2．（2024·河北·高考真题）我国科技工作者设计了如图所示的可充电2Mg-CO 电池，以2Mg(TFSI)为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺(PDA )以捕获2CO ，使放电时2CO 还原产物为24MgC O 。
该设计克服了3MgCO 导电性差和释放2CO 能力差的障碍，同时改善了2+Mg 的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
回答下列问题。
下列说法错误的是A ．放电时，电池总反应为2242CO +Mg MgC O =B ．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接C ．充电时，电子由Mg 电极流向阳极，2+Mg 向阴极迁移D ．放电时，每转移1mol 电子，理论上可转化21molCO【答案】7．C【分析】放电时CO 2转化为MgC 2O 4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、Mg 电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg 电极为阴极： 定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。
电解池中离子交换膜的三种类型与高考真题等典例详析
电解池中离子交换膜的三种类型和作用1．离子交换膜的类型和作用2.“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。
3．多室电解池中膜的应用（本文中重点介绍电解池膜的应用，原电池请类比练习）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、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。
（1）两室电解池①制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。
利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。
②阳离子交换膜的作用防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸。
避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。
（2）三室电解池利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
阴极的NO 被还原为NH ＋4：NO ＋5e －＋6H ＋===NH ＋4＋H 2O ，NH ＋4通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO 被氧化为NO －3：NO －3e －＋2H 2O===NO －3＋4H ＋，NO －3通过阴离子交换膜进入中间室。
根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO ＋7H 2O=====电解3NH 4NO 3＋2HNO 3，为使电解产物全部转化为NH 4NO 3，补充适量NH 3可以使电解产生的HNO 3转化为NH 4NO 3。
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离子交换膜试题总结
1．(2010重庆卷29)钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域．
(1)V2O5是接触法制硫酸的催化剂．
①一定条件下，SO2与空气反映t min后，SO2和SO3物质的量浓度分别为a mol/L和b mol/L，则SO2起始物质的量浓度为mol/L ；生成SO3的化学反应速率为
mol/(L·min) 。
②工业制硫酸，尾气SO2用_______吸收．
(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示．
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为．
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由色变为色．
③放电过程中氢离子的作用是和；充电时若转移的电子数为⨯个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为．
答案：(1)①；②氨水(2)①
2
22
2
VO H e VO H O ++-+
++=+
②绿紫③参与正极反应；通过交换膜定向移动使电流通过溶液；
2.(09重庆卷26)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶
硅。
(1)题26图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是；NaOH 溶液的出口为(填字母)；精制饱和食盐水的进口为(填字母)；干燥塔中应使用的液体是。
(2)多晶硅主要采用SiHCl 3还原工艺生产，其副产物SiCl 4的综合利用收到广泛关注。
①SiCl 4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl 4与H 2和O 2反应，产物有两种，化学方程式为 。
②SiCl 4可转化为SiHCl 3而循环使用。
一定条件下，在20L 恒容密闭容器中的反应： 3 SiCl 4(g)＋2H 2(g)＋Si(s)
4SiHCl 3(g)
达平衡后，H 2与SiHCl 3物质的量浓度分别为L 和L ，若H 2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯NaCl 的质量为 kg 。
(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0kg ，则生成氢气 (标准状况)。
答案： (1)①氯气；a ；d ；浓硫酸 (2)①SiCl 4＋2H 2＋O 2
高温
SiO 2＋4HCl ② (3)
3．(2012重庆29)尿素 [CO(NH 2)2 ]是首个由无机物人工合成的有机物。
⑴工业上尿CO 2和NH 3，在一定条件下合成，其反应方程式为 。
⑵当氨碳比n(NH 3)
n(CO 2
) =4，CO 2的转化率随时间的变化关系如题29图1所示．
①A 点的逆反应速率v 逆(CO 2) B 点的正反应速率为v 正(CO 2)（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH 3的平衡转化率为 。
⑶人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图29图2．①电源的负极为 （填“A ”或“B ”）．
40
60
30
60 时间/min
C O 2的转化率/%
A
B
－
电解槽
c d b
a
离子交换膜
化工
产品
循环
冷却
水洗、冷却
干燥塔
＋
题26题
②阳极室中发生的反应以此为 、 。
③点解结束后，阴极室溶液的pH 与电解前相比将 ；若两极共收集到气体13.44L （标准状况）
．
答案：⑴2NH 3＋CO 2
CO(NH 2)2 ＋H 2O ⑵①小于 ②30% ⑶①B
②2Cl －
－2e －
== Cl 2↑ CO(NH 2)2 ＋3Cl 2＋H 2O == N 2＋CO 2＋6HCl ③不变；
2．(2012北京∙25)直接排放含SO 2，的烟气会形成胶雨，危害环境。
利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO 2，
(1)用化学方程式表示SO 2：形成硫酸型胶雨的反应:
(2)在钠碱循环法中，Na 2SO 3溶液作为吸收液，可由NaOH 溶液吸收SO 2：制得，该反应的离子方程式是
(3)吸收液吸收2－－
：
①上表判断Na 23溶液显 性，用化学平衡原理解释:
②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):
a ．c(Na ＋) = 2c(SO 32－)＋c(HSO 3－
)
b ．c(Na ＋)>c(HSO 3－)>c(SO 32－)>c(H ＋) = c(OH －
)
c ．c(Na ＋)＋c(H ＋)=c(SO 32－)＋c(HSO 3－)＋c(OH －
)
(4)当吸收液的pH 降至约为6时，满送至电解槽再生。
再生示意图如下:
+ pH 约为6的吸收液
pH>8的吸收液
浓的H 2SO 4
阳离子 阳离子 一定条件
2
CO 2NaCl NaCl 混合溶液
①HSO 3−在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液PH 升至8以上时，吸收液再生并循环利用。
简述再生原理:
答案：(1)SO 2＋H 2O == H 2SO 3，2H 2SO 3＋O 2 == 2H 2SO 4；(2)SO 2＋2OH －= SO 32－
＋H 2O (3)酸；HSO 3−：HSO 3－= SO 32－＋H ＋和HSO 3－＋H 2O=H 2SO 3＋OH －，HSO 3－的电离程度强于水解程度；ab ；(4)HSO 3－＋H 2O －2e －=3H ＋＋SO 42－；H +在阴极得电子生成H 2，溶液中的c (H +)降低，促使HSO 3－
电离生成SO 32－，且Na ＋进入阴极室，吸收液得以再生。
4.[2013高考∙重庆卷∙11](14分)化学在环境保护中趁着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
(1) 催化反硝化法中，H 2能将NO 3—
还原为N 2， 25℃时，反应进行10min ，溶液的pH 由7变为12。
①N 2的结构式为 。
②上述反应离子方程式为 ， 其平均反应速率v (NO 3—
)为 mol ∙L —
1 ∙min
—1
③还原过程中可生成中间产物NO 2—
，写出3 种促进NO 2—
水解的方法 。
(2)电化学降解NO 3—
的原理如题11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2mol 电子，则膜两侧 电解液的质量变化差(△m 左－△m 右)为 g 。
答案：（1）①N ≡N ②2NO 3-+5H 2 催化剂
N 2+2OH -+4H 2O ③加酸，升高温度，加水 （2）①A ， 2NO 3-+6H 2O+10e -＝N 2+12OH - ②
【解析】（1）①N 2分子中氮原子间通过氮氮三键结合，因此其结构式为N ≡N ；②利用溶液pH 变化可知有OH -生成，再结合原子守恒可写出反应的离子方程式；利用离子方程式知v(NO 3-)＝v(OH -)＝(10-2-10-7)/10＝(L ·min)；③水解是吸热反应，NO 2-水解使溶液中c(OH -)变大，因此可促进NO 2-水解的措施有加热、加水或加酸等。
（2）①由图示知在Ag-Pt 电极上NO 3-发生还原反应，因此Ag-Pt 电极为阴极，则B 为负极，A 为电源正极；在阴极反应是NO 3-得电子发生还原反应生成N 2，利用电荷守恒与原子守恒知有H 2O 参与反应且有OH -生成；②转移2mol 电子时，阳极（阳极反应为H 2O 失电子氧化为O 2和H +）消耗1mol 水，产生2molH +进入阴极室，阳极室质量减少18g ；阴极室中放出（），同时有2molH +（2g ）进入阴极室，因此阴极室质量减少，故膜两侧电解液的质量变化差（△m 左-△m 右）＝＝。
题11图。