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 C

2、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 B

3、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。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等离子，电极为惰性电极。下列叙述中正确的是()

A．B膜是阴离子交换膜

B．通电后，海水中阳离子往a电极处运动

C．通电后，a电极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

D．通电后，b电极区周围会出现少量白色沉淀

答案 D

4、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，下列有关叙述正确的是()

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

答案 C

5某质子交换膜燃料电池的工作原理如图所示，其中电极a、b均为多孔活性铂电极。下列说法中不正确的是()

A．b极为该电池的正极

B．该电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

C．多孔活性铂电极有利于吸附气体，增大接触面积

D．H＋(质子)由负极移向正极

答案 B

6、镁—空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。有关该电池的说法不正确的是()

A．通入氧气的电极为正极

B．放电时，溶液中的OH－由正极移向负极

C．正极的电极反应为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2

D．当电路中转移0.04mol电子时，参加反应的O2为0.01mol

答案 C

7、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：

①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋

②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋

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＋H2O

B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性

答案 C

8．(2019·金华市高三9月十校联考)特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂电池，其工作原理如下图，A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许

C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是()

Li＋通过，电池反应式Li x C6＋Li1－x CoO2放电

充电

A．放电时电子从A极通过导线流向B极

B．放电时A是负极

C．放电时Li＋从右向左定向迁移

D．钴酸锂电池为二次电池

答案 C

9、某新型水系钠离子电池工作原理如下图所示。TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，充电时Na2S4转化为Na2S。下列说法正确的是()

A．充电时，太阳能转化为化学能，化学能又转化为电能

B．放电时，a极为负极

C．充电时，阳极的电极反应式为I－3－2e－===3I－

D．M可以使用阴离子交换膜

答案 B

10、某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，槽中盛放含铬废水，原理示意如图，下列说法不正确的是()

A．a为电源正极

B．阳极区溶液中发生的氧化还原反应为Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

C．若不考虑气体的溶解，当收集到H213.44L(标准状况)时，有0.1molCr2O2－7被还原

D．阴极区附近溶液pH降低

答案：D

11、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。下列说法不正确的是()

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的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