离子交换膜在高考电化学试题中的常见考点归纳
高三化学备课组耿磊
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2
4
SO-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2
4
SO-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。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-=I+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↑+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+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
【类题训练4】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．图中离子交换膜为阳离子交换膜
B．随着电解进行，阴极区KOH溶液浓度会逐渐减小
C．a电极反应式：I―—6e―+6OH―= IO3―+3H2O
D．当阳极有0.1mol I―放电时，阴极生成6.72LH2
（2）原理简述型
（节选自2014·新课标全国卷Ⅰ）H3PO2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)：
分析产品室可得到H3PO2的原因是______阳极室的H+穿过阳膜进入产品室，原料中的H2PO2-穿过阴膜进入产品室，二者反应得到_________________________
【类题训练5】用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸和X。电解原理示意图如下问题：X物质是什么？简述获得该物质的原理（用必要的方程式和文字加以解释）
Na2SO3
【类题训练6】电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如下图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。
简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：_阳极氢氧根放电，氢离子浓度增大，从_阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室，阴极区氢离子放电，浓度下降，A-通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，二
者反应得到______________________________________
2、分离、提纯物质
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
3、离子迁移型系列定量计算
（1）有实验小组想以如右图所示装置将SO2转化为某种重要的化工原料,当有0.25mol SO2被吸
Cl22AgCl。下列说法正确的是D
的物质的量为0.5mol
收时，通过质子（H+）交换膜的H+
（2）（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag＋
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
【类题训练7】含有乙酸钠和对氯苯酚（）的酸性废水；可利用微生物电池法除去，其原理如图所示。
酸性条件下，A和B极的电极反应式分别为、
设电极两边溶液分别为1L，反应一段时间后，B极区溶液的pH从4变到1，此过程中处理的乙酸钠的质量为 2.05 g。
CH3COO--8e-+2H2O=2CO2+7H+
【类题训练8】（2012重庆卷）人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图2所示。
图2
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________
6Cl－－6e－===3Cl2↑CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O===N2＋CO2＋6HCl
不变
【类题训练9 2013重庆卷】
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
2NO3-+6H2O+10e-＝N2+12OH- 14.4
【类题训练10】
（浙江卷，10）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D
A．在阴极式，发生的电极反应为：
2H2O＋2e－
2OH―＋H2↑
B．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2CrO42-＋2H＋Cr2O72-＋H2O向右移动
C．该制备过程总反应的化学方程式为：
4K2CrO4＋4H2O2K2Cr2O7＋4KOH＋2H2↑＋O2↑
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α＝1-d/2
直流电源
Pt 电极Ag-Pt 电极
H2O NO
3—N2
质子交换膜A B