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(H

3BO

3

)为一元弱酸，已知H

3

BO

3

与足量

NaOH溶液反应的离子方程式为H

3BO

3

＋OH－===B(OH)－

4

，H

3

BO

3

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 H

3BO

3

B．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2H

2O－4e－===O

2

↑＋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H

2O失电子生成O

2

和H＋，即2H

2

O－4e－===O

2

↑＋4H＋，阴极上H

2

O得电子生

成H

2和OH－，即2H

2

O＋2e－===H

2

↑＋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 H

3BO

3

，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－===H

2↑，H＋被消耗，无法移向产品室，不能生成H

3

BO

3

，错误；

C项，由上述分析可知，阴极反应式为2H

2O＋2e－===H

2

↑＋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(CH

3

CHO)废水转化为乙醇和乙酸。

实验室以一定浓度的乙醛­Na

2SO

4

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H

2 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H

2，即b极通入H

2

，B错误；电极Y的电极反应式为CH

3

CHO

＋2H＋＋2e－===CH

3CH

2

OH，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。

3.用阴离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米

Cu

2O，反应为2Cu＋H

2

O=====

电解

Cu

2

O＋H

2

↑，装置如图，下列说法

中正确的是( )

A．电解时Cl－通过交换膜向Ti极移动

B．阳极发生的反应为2Cu－2e－＋2OH－===Cu

2O＋H

2

O

C．阴极OH－放电，有O

2

生成

D．Ti电极和Cu电极生成物物质的量之比为2∶1

解析：选B Cu极与外加电源的正极相连，Cu极为阳极，Ti极为阴极；A 项，电解时阴离子向阳极移动，OH－通过阴离子交换膜向Cu极移动，错误；B项，

Cu极为阳极，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu

2O＋H

2

O，正确；C项，Ti极为

阴极，电极反应式为2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，阴极有H

2

生成，错误；D项，根

据电极反应式和阴、阳极得失电子相等，Ti极生成的H

2和Cu极生成的Cu

2

O物

质的量之比为1∶1，错误。

4.(2020·潍坊模拟)海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、SO2－

4

，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是( )

A．b膜是阳离子交换膜

B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成

C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pH

A

B

C

D．B极室产生的气体可使湿润的KI­淀粉试纸变蓝

解析：选A 因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，选项A正确；A极室Cl－在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工作