(完整版)高考中有关离子交换膜的电化学试题
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。
专题7-离子交换膜在电化学装置中的应用
专题7 离子交换膜在电化学装置中的应用学号姓名1．（2018年11月浙江选考17题）最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。
下列说法不正确．．．的是（）A．右边吸附层中发生了还原反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－＝2H2OC．电池的总反应是2H2 ＋O2＝2H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO4－向左移动2．（2019年高考天津卷6题）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌--碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。
图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。
下列叙述不正确的是A.放电时，a电极反应为I2Br－+ 2e－=2I－+ Br－B.放电时，溶液中离子的数目增大C.充电时，b 电极每增重0.65 g ，溶液中有0.02mol I －被氧化D.充电时，a 电极接外电源负极3．（2019 年全国卷 I 12) 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV 2+/MV +在电极与酶之间传递电子，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H 2 + 2MV 2+ = 2H + + 2MV +C ．正极区，固氮酶为催化剂，N 2发生还原反应生成NH 3D ．电池工作时，质子通过交换膜由负极区向正极区移动4．（2016年全国卷 I 11）三室式电渗析法处理含 Na 2SO 4 废水的原理如图3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SO 42－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(B )A ．通电后中间隔室的SO 42－向正极迁移，正极区溶液pH 增大B ．该法在处理含Na 2SO 4。
废水时可以得到NaOH 和H 2SO 4产品C ．负极反应为2H 2O － 4e - = O 2＋ 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0.5 mol 的O 2生成5．（2018年全国卷Ⅰ 27节选）焦亚硫酸钠(Na 2S 2O 5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应有广泛，加答下列问题：MV +MV 2+N 2 NH 3H 2 H + MV + MV 2+ 电极 电 极氢化酶 固氮酶 2SO 4负极区正极区浓Na 2SO 4溶液a bc d ＋－⑶制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有Na2SO3和NaHSO3。
高中化学突破02 电化学选择题(电池类型建模、离子交换膜)(解析版)
突破02 电化学选择题（2）限时：35分钟1．Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是()A．SO2－4从右向左迁移B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===PbC．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变D．若有6.5 g锌溶解，有0.1 mol SO2－4通过离子交换膜【答案】B【解析】装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO2－4从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4，B项错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5 g锌溶解，转移0.2 mol e－，电解液中有0.2 mol 负电荷通过离子交换膜，即有0.1 mol SO2－4通过离2．最近，科学家研发出了“全氢电池”，其工作原理如图所示。
下列说法错误的是()A．右边吸附层中发生了氧化反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2OC．该电池总反应是H＋＋OH－===H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动、ClO－4向左移动【答案】A【解析】由电子的流动方向可以得知左边吸附层为负极，发生氧化反应；右边吸附层为正极，发生还原反应，A项错误；负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，B项正确；正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，根据正、负极的反应可知总反应为OH－＋H＋===H2O，C项正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D项正确。
3．如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为x Li＋LiV3O8===Li1＋x V3O8。
工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使其晶体熔化，下列说法不正确的是()A．组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行B．整个过程的能量转化涉及化学能转化为热能和电能C．放电时LiV3O8电极反应为：x Li＋＋LiV3O8－x e－===Li1＋x V3O8D．充电时Cl－移向LiV3O8电极【答案】C【解析】 A.Li是活泼的金属，因此组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行，A正确；B.整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化，B正确；C.放电时正极发生得电子的还原反应，即正极反应式为x Li＋＋LiV3O8＋x e－===Li1＋x V3O8，C错误；D.放电时Cl－移向负极，移向锂电极，因此充电时Cl－移向LiV3O8电极，D正确。
(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。
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 ）
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 。
2020-2021年高考化学复习《电化学装置中的离子交换膜》
(3)多室电解池 利用“四室电渗析法”制备 H3PO2(次磷酸)，其工作原理如 图所示。
电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生 的 H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的 H2PO－2 穿 过阴离子交换膜进入产品室，与 H＋结合生成弱电解质 H3PO2；电解 NaOH 稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－===2H2 ↑＋4OH－，原料室中的 Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。
夯基础•小题
1．(2019·广东名校联盟联考)Kolbe 法制取乙烯的装置如图所
示，电极 a 上的产物为乙烯和碳酸根离子。下列说法正确
的是
()
A．该装置将化学能转化为电能 B．图中为阳离子交换膜 C．阴极周围溶液的 pH 不断减小 D．每生成 1 mol 乙烯，电路中转
移 2 mol 电子
解析：该装置是电解池，将电能转化为化学能，A 错误；电极 a 是阳极，电极反应式为 CH2COO－CH2COO－＋4OH－－2e－ === CH2===CH2↑＋2CO23－＋2H2O，阴极反应式为 2H2O＋ 2e－===2OH－＋H2↑，则右侧阴极区产生的 OH－要透过离子交 换膜进入左侧，并参与阳极反应，故应是阴离子交换膜，B 错 误；阴极区周围溶液中 c(OH－)逐渐增大，溶液的 pH 不断增大， C 错误；由阳极反应式可知，生成 1 mol 乙烯时，电路中转移 2 mol 电子，D 正确。 答案：D
交换膜和阳离子交换膜；Na＋透过 a，NaOH 的浓度变大，所
以 a 也是阳离子交换膜，故 A、B 两项均错误；电解一段时间
后，Ⅰ中的溶液的 c(OH－)升高，pH 升高，Ⅱ中为 NaCl 溶液，
pH 不变，Ⅲ中有 HCl 生成，故 c(H＋)增大，pH 减小，Ⅳ中 H
重难点突破离子交换膜的分析与应用-2024年高考化学二轮复习讲练测(新教材新高考)(原卷版)
离子交换膜的分析与应用目 录12【真题研析·规律探寻】 2考点一 “单膜”池 2 考点二 “双膜”池 7 考点三 “多膜”池 8【核心提炼·考向探究】 91．隔膜的作用 9 2．离子交换膜的类型 93．离子交换膜类型的判断 11 【题型特训·命题预测】 11题型一 “单膜”池 11 题型二 “双膜”池 19 题型三 “多膜”池 22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-12．(2023•山东卷，11)(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。
电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。
下列说法正确的是( )A．甲室Cu电极为正极B．隔膜为阳离子膜C．电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响3．(2022•山东卷，13)(双选)设计如图装置回收金属钴。
保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。
已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。
下列说法正确的是( )A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-D．若甲室Co2+减少200mg，乙室Co2+增加300mg，则此时已进行过溶液转移4.(2023•浙江省6月选考，13)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正．．确．的是( )A．电极A接电源正极，发生氧化反应B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗5.(2023•北京卷，5)回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。
2020-2021年高考化学一轮复习《电化学装置中的离子交换膜》
电化学装置中的离子交换膜近几年全国卷的高考中，涉及离子交换膜的试题较多，且常考常新。
离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中离子具有选择性透过的高分子膜。
根据透过的微粒类型，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中，主要出现的是阳离子交换膜(如2019·全国卷ⅠT12、2019·江苏卷T20、2018·全国卷ⅠT27、2018·全国卷ⅢT27)、阴离子交换膜(2014·全国卷ⅠT27)和质子交换膜(2018·全国卷ⅠT13、2015·全国卷ⅠT11)三种，其功能是在于选择性通过某些离子和阻断某些离子或隔离某些物质，从而制备、分离或提纯某些物质。
类型一离子交换膜的种类【考必备·清单】1．含义和作用(1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。
(2)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。
2．分类和应用3．三类交换膜应用实例续表以Pt为电极电解淀粉KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2【探题源·规律】[例1]四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。
a、b、c为阴、阳离子交换膜。
已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。
下列叙述正确的是( )A ．b 、c 分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B ．通电后Ⅲ室中的Cl －透过c 迁移至阳极区C ．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH 均升高D ．电池总反应为4NaCl ＋6H 2O=====电解4NaOH ＋4HCl ＋2H 2↑＋O 2↑[解析] 由图中信息可知，左边电极与负极相连为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H 2O 放电生成O 2和H ＋，阴极上H 2O 放电生成H 2和OH －；H ＋透过c ，Cl －透过b ，二者在b 、c 之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b 、c 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Na ＋透过a ，NaOH 的浓度变大，所以a 也是阳离子交换膜，故A 、B 两项均错误；电解一段时间后，Ⅰ中的溶液的c (OH －)升高，pH 升高，Ⅱ中为NaCl 溶液，pH 不变，Ⅲ中有HCl 生成，故c (H ＋)增大，pH 减小，Ⅳ中H ＋移向Ⅲ，H 2O 放电生成O 2，使水的量减小，c (H ＋)增大，pH 减小，C 不正确。
衡水中学2021届高考化学一轮讲练：电化学装置中的离子交换膜【答案+详解】
电化学装置中的离子交换膜1．(2019·湖北重点中学测试)硼酸(H3BO3)为一元弱酸，已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H3BO3＋OH－===B(OH)－4，H3BO3可以通过电解的方法制备。
其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
下列说法正确的是( )A．当电路中通过1 mol电子时，可得到1 mol H3BO3B．将电源的正负极反接，工作原理不变C．阴极室的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋D．B(OH)－4穿过阴膜进入阴极室，Na＋穿过阳膜进入产品室解析：选A A项，电解时，左侧石墨电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极上H2O失电子生成O2和H＋，即2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极上H2O得电子生成H2和OH－，即2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中通过1 mol电子时，阳极生成1 mol H＋，H＋通过阳膜进入产品室，与通过阴膜进入产品室的B(OH)－4反应生成1 mol H3BO3，正确；B项，电源正负极反接后，左侧石墨电极为阴极，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，H＋被消耗，无法移向产品室，不能生成H3BO3，错误；C项，由上述分析可知，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，错误；D项，电解时原料室中Na＋穿过阳膜进入阴极室，B(OH)－4穿过阴膜进入产品室，错误。
2.(2019·吉林长春实验中学期末)最近有研究人员利用隔膜电解法处理高浓度的乙醛(CH3CHO)废水转化为乙醇和乙酸。
实验室以一定浓度的乙醛Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。
下列说法不正确的是( )A．直流电源a端连接的电极发生氧化反应B．若以氢氧燃料电池为直流电源，燃料电池的a极应通入H2 C．反应进行一段时间，电极Y附近溶液的酸性减弱D．电解过程中，阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇解析：选B 根据H＋、Na＋的移动方向判断，电极X是阳极，电极Y是阴极，则X电极发生氧化反应，A正确；X是阳极，则电源的a极是正极，b极是负极，氢氧燃料电池的负极通入H2，即b极通入H2，B错误；电极Y的电极反应式为CH3CHO＋2H＋＋2e－===CH3CH2OH，反应消耗H＋，电极Y附近溶液的酸性减弱，C正确；乙醛被氧化生成乙酸，乙醛被还原生成乙醇，故阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇，D正确。
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高考中有关离子交换膜的电化学试题
离子交换膜是一种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。
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．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。
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
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
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＋H
2O＋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＋H
2
O＋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
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＋Cl
2
＝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:3I
2+6OH-=I+5I-+3H
2
O
下列说法不正确的是( )
A.右侧发生的电极反应式:2H
2O+2e-=H
2
↑+2OH-
B.电解结束时,右侧溶液中含有I
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H
2O KIO
3
+3H
2
↑
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________(填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为________、________。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将____________；若两极共收集到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为____________g(忽略气体的溶解)。
6.（节选自2013年重庆T11(2)）．化学在环境保护中起着
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。
电化学降解NO3－的原理如图所示。
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(Δm左－Δm右)为g。
7．（节选自2014·北京理综化学卷，T26）NH
3经一系列反应可以得到 HNO
3。
（4）IV中，电解NO制备NH4NO3，其工作原理如上图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________。
8、（节选自2014·江苏单科化学卷，T20）（14分）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。
S后的溶液加入到如题20图—1所示的电解池的阳极区进行（1）将烧碱吸收H
2
2电解。
电解过程中阳极区发生如下反应：S2－—2e－S （n—1）S+ S2－ S
n
①写出电解时阴极的电极反应式：。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成。
9．（节选自2014·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分析产品室可得到H3PO2的原因是________________________________。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。
其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是
________________________________。