【精编】高考中有关离子交换膜的电化学试题-精心整理
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。
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。
(天津专用)2020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)
精品文档，欢迎下载如果你喜欢这份文档，欢迎下载，另祝您成绩进步，学习愉快！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 gD.X电极反应式为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。
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 。
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 ）
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。
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。
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）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。
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。
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。
【能力版】微专题32电化学中的交换膜-第二辑：高考化学复习考点专题练习(原卷版)(全国版)
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D ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阴极室物质最多增加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第32讲 电化学中的交换膜01考情分析回答下列问题。
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A ．电解一段时间后阳极区()-c OH 减小B ．理论上生成+321molH N CH COOH 双极膜中有24mol H O 解离C ．阳极总反应式为---222HCHO+4OH -2e 2HCOO +H +2H O=D ．阴极区存在反应+-2242H C O +2H +2e CHOCOOH+H O=2．（2023·重庆·高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。
如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。
下列叙述错误的是A ．电极a 为阴极B ．H +从电极b 移向电极aC ．电极b 发生的反应为：半胱氨酸的同时生成1mol 烟酸核心知识精炼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D ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阴极室物质最多增加138g2．（2023·河北·高考真题）我国科学家发明了一种以和2MnO 为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。
放电时，电极材料转化为。
下列说法错误的是A ．充电时，b 电极上发生还原反应B ．充电时，外电源的正极连接b 电极C ．放电时，①区溶液中的24SO -向②区迁移D ．放电时，a 电极的电极反应式为222MnO 4H 2e Mn 2H O +-+++=+3．（2025高三·全国·专题练习）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
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解析：
镍氢电池中主要为KOH作电解液，充电时，阳极反应：Ni(OH)2+ OH－
= NiOOH + H2O＋e－，阴极反应：M + H2O＋e－=MH+ OH－，总反应为 M+ Ni(OH)2=MH+ NiOOH；放电时，正极：
NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－，负极：MH＋OH－→M＋H2O＋e－，总
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
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解析：
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
2H2O+2e- = H2↑+2OHB.电解结束时,右侧溶液中含有IO3-
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:
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
越努力越幸运
解析：
电解的电极反应为（左侧）阳极：
2I—— 2e— = I2 3I2+6OH— =IO3—+5I—+3H2O
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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:
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。
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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
（右侧）阴极： 左侧溶液变蓝色 一段时间后，蓝色变浅 向右侧移动 放出氢气
阴离子交换膜
2H2O+2e— = H2↑+ 电极反应为：阳极
2OH—
如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜： 2I——2e— = I2
多余K+
通过阳离子交换膜迁移至阴极
阴极
2H2O+2e— = H2↑+2OH—
保证两边溶液呈电中性
比将
不变 ；若两极共收集到气体13.44
L(标准状况)，则除去的尿素为 7.2 g(忽略
气体的溶解)。
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解析：
(3)根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物
H2和Cl2可以判断出A为电源的正极，B为电源的负极，故阳极室中发生的反应依次为： 6Cl－－6e－ = 3Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O = N2＋CO2＋6HCl； ③阴极反应为6H2O＋6e－ = 6OH－＋3H2↑(或6H＋＋6e－ = 3H2↑) 阳极反应为6Cl－－6e－ = 3Cl2↑， CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O = N2＋CO2＋6HCl 根据上述反应式可以看出在阴、阳极上产生的OH－、H＋的数目相等，阳极室中反 应产生的H＋通过质子交换膜进入阴极室与OH－恰好反应生成水，所以阴极室中电解前 后溶液的pH不变；由上述反应式可以看出，转移6 mol e－时，阴极产生3 mol H2，阳 极产生1 mol N2和1 mol CO2，故电解收集到的13.44 L气体中V(N2)＝V(CO2)＝
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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↑
、
CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O = N2＋CO2＋6HCl 。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相
高考中有关离子交换膜的电化学试题
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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。
D、M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越 大，电池的能量密度越高，故D正确。
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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（ 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 D ）
反应为MH+NiOOH=M+Ni(OH)2。以上各式中M为金属合金，MH为吸附了氢 原子的储氢合金。
A、放电时，正极：NiOOH+H2O+e－= Ni(OH)2+OH－，故A正确；
B、为了防止MH被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为KOH 作电解液，故B正确；
C、充电式，负极作阴极，阴极反应为M+H2O+e－=MH+OH－，故C错误；
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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 （ A．放电时正极反应为： NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－ C ）
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
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。