高考中有关离子交换膜的电化学试题28793
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。
2020届高考化学二轮题型专题训练_离子交换膜在电化学中的作用(详解版)
2020届高考化学二轮题型专题训练：——离子交换膜在电化学中的作用【40题精编 答案+详解】1.NaBH 4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＋6H 2OC ．电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO 4溶液D ．每消耗2.24 L O 2(标准状况)时，A 电极的质量减轻12.8 g 【解析】选D 通入O 2发生反应O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －，通入O 2的一极为正极。
Na ＋通过交换膜进入右边得到浓NaOH 溶液，故离子交换膜允许Na ＋通过，是阳离子交换膜，选项A 正确；根据图示，负极BH －4转化为 BO －2，反应式为BH －4＋8OH －－8e －===BO －2＋6H 2O ，选项B 正确；该电解池用于电解精炼铜，电解质溶液可以选择CuSO 4溶液，选项C 正确；A 极连接原电池的正极，作阳极，每消耗 2.24 L O 2(标准状况)时，转移电子 0.4 mol ，但阳极上(A 极)为粗铜，不只有Cu 参与放电，还有比Cu 活泼的金属放电，故减少质量不一定为 12.8 g ，选项D 不正确。
2.一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C 6H 10O 5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 L【解析】选C。
该原电池中,NO3-得电子发生还原反应,则装置中右边电极是正极,电极反应为2NO3-+10e-+12H+====N2↑+6H2O,装置左边电极是负极,负极上有机物失电子发生氧化反应生成X,有机物在厌氧菌作用下生成二氧化碳。
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。
新教材(广西专版)高考化学一轮复习热点专项练9电化学装置中的“离子交换膜”含答案
热点专项练9电化学装置中的“离子交换膜”1.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度Cu的装置示意图,下列叙述不正确的是()A.电极A是粗铜,电极B是纯铜B.电路中通过1 mol电子,生成32 g铜C.溶液中S O42-向电极A迁移D.膜B是过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区2.(2023广西北海模拟)我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种Zn-NO电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-,并实现其定向通过)。
下列说法正确的是()A.外电路中电子从MoS2电极流向Zn/ZnO电极B.双极膜右侧为阴离子交换膜C.当电路中转移0.2 mol电子时,负极质量减小6.5 gD.使用MoS2电极能加快合成氨的速率3.为实现碳回收,我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。
下列有关该装置的说法错误的是()A.a、b分别为电源的负极、正极B.电解装置左池发生的电极反应为2CO2+2e-C2O42-C.为增强溶液导电性,左池中可加入少量Na2C2O4溶液D.右池电解质溶液为稀硫酸,发生的电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+4.(2023河北保定期末)双极膜能够在直流电源作用下将H2O解离为H+和OH-。
以维生素C的钠盐(C6H7O6Na)为原料制备维生素C(C6H8O6,具有弱酸性和还原性)的装置如图。
下列说法正确的是()A.a离子是H+,b离子是OH-B.此装置最终既可以得到维生素C,又可以得到NaOHC.将X极区的Na2SO4替换为C6H7O6Na,可以提高维生素C的产率D.X极的电极反应式为4OH-+4e-O2↑+2H2O参考答案热点专项练9电化学装置中的“离子交换膜”1.D解析电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,根据题中装置图可知,电极A为粗铜,电极B 为纯铜,A项正确;阴极反应式为Cu2++2e-Cu,当电路中通过1 mol电子时,生成0.5 mol Cu,即生成32 g Cu,B项正确;根据电解原理,S O42-向阳极(电极A)移动,C项正确;膜A为过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区,膜B为阳离子交换膜,D项错误。
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。
04考向4电化学离子交换膜的分析与应用(附答案解析)-2023年高考化学大二轮专题突破
电化学离子交换膜的分析与应用【研析真题•明方向】 1．(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。
图中的双极膜中间层中的H 2O 解离为H +和OH －，并在直流电场作用下分别问两极迁移。
下列说法正确的是( )A ．KBr 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B ．阳极上的反应式为：HOOCCOOH ＋2H +＋2e －＝HOOCCHO ＋H 2OC ．制得2 mol 乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol 电子D ．双极膜中间层中的H ＋在外电场作用下向铅电极方向迁移2．(2021·湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。
三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )A ．放电时，N 极为正极B ．放电时，左侧贮液器中ZnBr 2的浓度不断减小C ．充电时，M 极的电极反应式为Zn 2＋＋2e －===Zn D ．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过 3．(2021·天津卷)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 2生成，Fe 2O 3逐渐溶解，下列判断错误的是( )A ．a 是电源的负极B ．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C ．随着电解的进行，CuCl 2溶液浓度变大D ．当0.01 mol Fe 2O 3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)4．(2021·广东卷)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。
如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。
下列说法正确的是( )A ．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH 均增大B ．生成1 mol Co ，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 gC ．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变D ．电解总反应：2Co 2＋＋2H 2O=====通电2Co ＋O 2↑＋4H ＋【重温知识•固基础】1．常见的离子交换膜种类允许通过的离子及移动方向说明阳离子交换膜阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极阴离子和气体不能通过阴离子交换膜阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极阳离子和气体不能通过质子交换膜质子→移向电解池的阴极或原电池的正极只允许H＋通过双极膜膜内水电离出H＋和OH－H＋移向阴极，OH－移向阳极2．离子交换膜的作用(1)平衡左、右两侧电荷，得到稳定电流甲池中发生反应Zn－2e－＝Zn2＋，导致c(Zn2＋)增大，乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－＝Cu，导致c(Cu2＋)减小，而阳离子交换膜只允许阳离子和分子通过，故要得到稳定的电流，甲池中的Zn2＋通过离子交换膜进入乙池，保持溶液中的电荷平衡，而阴离子并不通过交换膜，所以c(SO2－4)保持不变(2)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应电解饱和食盐水过程分析阳极室中电极反应：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。
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。
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 。
离子交换膜高考题
（2014福建）11．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（2014新课标I）27、(15分))是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：次磷酸(H3PO2（1）H是一元中强酸，写出其电离方程3PO2式：及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学（2）H3PO2镀银。
)中，磷元素的化合价为①(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4②利用(H3PO2︰1，则氧化产物为：(填化学式)③NaH是正盐还是酸式2PO2盐？其溶液显性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)（3）(H)的工业制法是：将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和3PO2Ba(H2PO2)，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式：（4）(H)也可以通过电解的方法制备。
工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只3PO2允许阳离子、阴离子通过)：①写出阳极的电极反应式的原②分析产品室可得到H3PO2因，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳酸用H3PO2极室与产品室，其缺点是杂质。
该杂质产生的原因是：27.(15分)（1）(2) ①+1②③正盐弱碱性（3）（4）①②阳极室的穿过阳膜扩散至产品室，原料室的穿过阴膜扩散至产品室、二者反应生成③或被氧化在近几年高考中,涉及离子交换膜的试题比较多,且常出常新.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.根据透过的微粒,离子交换膜可以分为多种,在高中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.现基于离子交换膜原理的一些应用改编一组试题,请大家注意体会.离子交换膜是一种含离子基团，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，工业上用电解原理来制取产品时，使用离子交换膜具有占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能耗低等优点．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．2013重庆理综）（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。
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
高中化学第四章化学反应与电能微专题3离子交换膜在电化学中的应用练习新人教版选择性必修第一册
微专题3 离子交换膜在电化学中的应用基础达标练1.电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，原理如图所示，淡水最终在X和Z 室中流出。
下列说法不正确的是( )A.一般海水中含有的Ca2+、Mg2+容易生成沉淀堵塞离子交换膜，因此不能直接通入阴极室B.阳极发生电极反应：2 Cl−−2 e−=Cl2↑C.电渗析过程中阴极附近pH增大D.A膜为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜答案：D解析：阴极附近是水电离出的氢离子放电，产生大量的OH−，会与Ca2+、Mg2+生成沉淀堵塞离子交换膜，因此海水不能直接通入阴极室，故A正确;阳极氯离子放电，发生氧化反应，电极反应为2 Cl−−2 e−=Cl2↑，故B正确; 阴极附近是水电离出的氢离子放电，导致氢氧根离子浓度增大，所以阴极附近溶液的pH增大，故C正确; 氯离子向阳极移动，钠离子向阴极移动，因淡水最终在X和Z室中流出，则A膜为氯离子通过的膜，而B膜为钠离子通过的膜，所以A膜为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜，故D错误。
2.（北京通州高二期末）用电解法可提纯含有某些含氧酸根离子杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。
下列有关说法错误的是( )A.通电后阴极区附近溶液pH会增大B.阳极反应式为4 OH−−4 e−=2 H2O+O2↑C.纯净的KOH溶液从b出口导出D.K+通过交换膜从阴极区移向阳极区答案：D解析：电解时，阴极区溶液中的H+放电，电极反应式为2 H++2 e−=H2↑，附近溶液中氢离子浓度减小，则附近溶液的pH增大，A正确; 电解除杂过程相当于电解水，阳极上OH−放电，电极反应式为4 OH−−4 e−=2 H2O+O2↑，B正确;b电极上H+放电，附近产生OH−，则K+向b电极移动，所以除去杂质后纯净的氢氧化钾溶液从b出口导出，C正确; 阳离子移向阴极，故K+通过交换膜从阳极区移向阴极区，D错误。
3.具有高能量密度的锌—空气蓄电池是锂离子电池的理想替代品，下图是一种新型可充电锌—空气蓄电池的工作原理示意图。
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。
人教版高考化学一轮复习课后习题 第六章 化学反应与能量 电化学装置中的“离子交换膜” (5)
热点专项练9 电化学装置中的“离子交换膜”1.(江苏扬州考前调研)微生物燃料电池可用于处理含CH3COO-的污水,其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )A.微生物燃料电池需在高温环境中使用B.电极P上的反应为CH3COO-+2H2O+8e-2CO2↑+7H+C.电路中转移4 mol e-时,电极Q上会消耗22.4 L O2D.用该电池同时处理含Cl O4-的废水时,废水应通入N区2.(广东广州三模)中国向世界郑重承诺,努力争取前完成“碳中和”。
一种微生物电解池(MEC)既可以处理有机废水,又有助于降低碳排放,其工作原理如图所示。
下列说法不正确的是( )A.a电极为MEC的阳极B.MEC工作时,质子将从a电极室向b电极室迁移C.b电极的电极反应为CO2+8e-+8H+CH4+2H2OD.a电极室产生的CO2的量与b电极室消耗的CO2的量相等3.(广东珠海二模)7月10日正式上市的比亚迪“汉”汽车,让电动汽车的安全性达到一个新高度,其配置磷酸铁锂“刀片电池”放电时的总反应为Li x C6+Li1-x FePO46C+LiFePO4,工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )A.放电时,铝箔作负极B.放电时,Li+通过隔膜移向负极C.用充电桩给汽车电池充电的过程中,阴极质量减小D.充电时的阳极反应为LiFePO4-xe-Li1-x FePO4+xLi+4.(江苏徐州考前模拟)以为原料,采用电解法制取的装置如图。
下列说法正确的是( )A.电子由铅合金经溶液流到金属DSA电极B.每转移1 mol e-时,阳极电解质溶液的质量减少8 gC.阴极主要发生的电极反应为+6e-+6H++2H2OD.反应结束后阳极区pH增大5.(河北衡水中学二模)利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2,装置如图所示。
下列说法不正确的是( )A.a极的电极反应式为CH4-8e-+4O2-CO2+2H2OB.A膜和C膜均为阴离子交换膜C.可用铁电极替换阴极的石墨电极D.a极上通入2.24 L(标准状况下)甲烷,阳极室Ca2+减少0.4 mol参考答案热点专项练9 电化学装置中的“离子交换膜”1.D 解析该装置为微生物燃料电池,即原电池,根据氢离子的流向可知P 极为负极,CH3COO-被氧化为CO2,Q极为正极,氧气被还原为水。
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)。
- 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)。
1、现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极，请 用氯碱工业中的膜技术原理，回答下列问题．
（1)写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式___
（2）请利用交换膜技术，根据上图框架，设计一个电
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
；C
；E
；膜b为
离子交换
膜（填“阳”或“阴”）．
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 ）
A．溶液中c(A2＋)减小 B．B极的电极反应：B－2e－ = B2＋ C．Y电极上有H2产生，发生还原反应 D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解
KI+3H2O
KIO3+3H2↑
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电
解槽内发生的总化学反应不变
5.（2012年重庆T29(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产 物中的尿素，原理如下图。
①电源的负极为 B (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为
6Cl－－6e－ = 3Cl2↑
a
阳离子 交换膜
c
Na2SO4(aq)
b
阴离子 交换膜
d
5．（新课标全国卷Ⅰ）次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品， 具有较强还原性。回答下列问题：
(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： _2_H_2O__-__4_e_- _=__O_2↑__+__4_H。+ 法② ③”分早中析期阳产采极品用室室“的可三稀得室硫到电酸阳H渗H2用P极3O析PH3室-O3法穿P2的O的”过H2原制稀+阴穿因备溶膜过是H液扩阳3_代散P膜_O_替至扩2_：，产_散_将并品_至_“撤室_产_四去，品_室_阳二室_电极者。，渗室反原析与应料生室成的 产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产 品__中__混__P有_O_4_3__-__________。_杂质，该杂质产生的原因H是3PO3或H2PO2- 被氧下化一页。
例1：目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳
（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。则下列叙
述中错误的是（ B） － a
+ b
I
II
III
A、NaOH、H2均在Ⅰ区产生 B、 图中a为阴离子交换膜 C、使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止 二者之间的反应
D、电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变 红后褪色
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 （ C
）
A．放电时正极反应为： NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：
MH＋OH－→M＋H2O＋e－ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大， 电池的能量密度越高
有关离子交换膜的电化学试题
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பைடு நூலகம்离子浓度或电荷)
二、交换膜在中学电化学中的作用：
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。
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。
一、隔离某些物质防止发生反应
1.二、制备某些物质
例2:加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)现以电解法制备碘酸 钾,实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化
钾溶液,发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将该 溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始
电解。下列说法中正确的是（ ）
C
A.电解过程中OH-从a极区通过离子交换膜 c进入b极区
4.(2013·浙江高考·11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液, 中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色, 一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH- =IO3-+5I-+3H2O
下列说法不正确的是 ( D )
A.右侧发生的电极反应式:
2H2O+2e- = H2↑+2OHB.电解结束时,右侧溶液中含有IO3C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
B.随着电解进行,KOH溶液浓度会逐渐减小 C.a电极反应式：I--6e-+6OH-= IO3-+3H2O，
a极区的KI最终转变为KIO3 D.当阳极有0.1mol I-放电时，阴极生成
6.72LH2
1.三、分离、提纯某些物质
例3: 工业品氢氧化钾溶液中含 有某些含氧酸根杂质，可用离 子交换膜法电解提纯。电解槽 内装有阳离子交换膜（只允许 阳离子通过），其工作原理如 图所示。下列说法中不正确的
是（ C）
A．阴极材料可以是Fe ,含氧酸根杂质不参与电极反应 B．该电解槽的阳极反应式为：4OH――4e－= 2H2O+O2↑ C．通电后，该电解槽阴极附近溶液的pH会逐渐减小 D．除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来
例4.利用惰性电极和下图装置对硫酸钠水溶液
进行电解。a、b、c、d四处可得产品分别 是 氢气、 氧气 、NaOH溶液 、硫酸溶液。
2．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 。 ②阳极的电极反应式为
3．（2014·福建理综化学卷，T11）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（ D ）
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