高考中有关离子交换膜的电化学试题

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。

一组有关离子交换膜的电化学试题赏析在近几年高考中，涉及离子交换膜的试题比较多，且常出常新。

离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。

根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高中试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子（H +）通过。

可见，离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。

基于此，现改编一组试题，体会离子交换膜原理的一些应用。

一． 隔离某些物质防止发生反应例题1：目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。

则下列叙述中错误的是（ ）A 、NaOH 、H 2均在Ⅰ区产生B 、 图中a 为阴离子交换膜C 、使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH 和Cl 2，阻止二者之间的反应D 、电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色【解析】Ⅰ区是阴极室，H +（H 2O ）放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，II 区Na +通过a 进入I 区，故a 应该是阳离子交换膜；Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl -放电生成氯气，II 区Cl -通过b 进入III 区，故b 应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。

错误的是B 。

例题2：下图常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。

甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH 3OH ＋3O 2 2CO 2＋4H 2O 。

则该装置中（填a或b）为电池的负极，其电极反应为。

【解析】左电极是电子流出的，故为电池负极（或阳离子H+流向右电极）；负极甲醇失去电子，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+（或正极反应为4H++O2+4e-=2H2O，利用电池总反应—正极反应=负极反应）。

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）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。

2020届高考化学二轮题型对题必练——离子交换膜在交换膜里的应用1. 电解法制备MnO 2的装置如图所示。

下列说法不正确的是A. 离子交换膜可选用质子交换膜B. 阳极反应式为Mn 2++2H 2O −2e −=MnO 2+4H +C. 阴极区溶液的pH 增大D. 导线中通过1mole −时,理论上阳极区溶液的质量减少44.5g2. 双隔膜电解池的结构示意简图如图所示,利用该装置可电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠,并得到氢气和氧气。

对该装置及其原理判断正确的是（）A. a 气体为氢气,b 气体为氧气B. A 溶液为氢氧化钠,B 溶液为硫酸C. C 隔膜为阳离子交换膜,d 隔膜为阴离子交换膜D. 该电解反应的总方程式可以表示为2Na 2SO 4+6H 2O =电解2H 2SO 4+4NaOH +O 2↑+2H 2↑3. 如图装置（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方程式为；K 2S 4+3KI ⇌放电充电 2K 2S 2+KI 3 ,装置（Ⅱ）为电解池的示意图当闭合开关K 时,X 附近溶液先变红．则下列说法正确的是（ ）A. 闭合K 时,K 十从左到右通过离子交换膜B. 闭合K 时,A 的电极反应式为：3I −−2e −=I 2− C. 闭合K 时,X 的电极反应式为：2CI −−2e −=Cl 2↑D. 闭合K 时,当有0.1mo1K +通过离子交换膜,X 电极上产生标准状况下气体2.24L 4. 如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X 为阳离子交换膜。

下列有关说法正确的是( )A. 反应一段时间后,乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠B. 乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe −2e -=F e 2+C. 通入氧气的一极为正极,发生的电极反应为O 2-4e -+2H 2O =4OH -D. 反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变5. 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。

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 。

（2014福建）11．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（2014新课标I）27、(15分))是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：次磷酸(H3PO2（1）H是一元中强酸，写出其电离方程3PO2式：及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学（2）H3PO2镀银。

)中，磷元素的化合价为①(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4②利用(H3PO2︰1，则氧化产物为：(填化学式)③NaH是正盐还是酸式2PO2盐？其溶液显性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)（3）(H)的工业制法是：将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和3PO2Ba(H2PO2)，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式：（4）(H)也可以通过电解的方法制备。

工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只3PO2允许阳离子、阴离子通过)：①写出阳极的电极反应式的原②分析产品室可得到H3PO2因，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳酸用H3PO2极室与产品室，其缺点是杂质。

该杂质产生的原因是：27.(15分)（1）(2) ①+1②③正盐弱碱性（3）（4）①②阳极室的穿过阳膜扩散至产品室，原料室的穿过阴膜扩散至产品室、二者反应生成③或被氧化在近几年高考中,涉及离子交换膜的试题比较多,且常出常新.离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜,也称为离子选择透过性膜.根据透过的微粒,离子交换膜可以分为多种,在高中试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种.阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过,质子交换膜只允许质子(H+)通过.可见,离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质.现基于离子交换膜原理的一些应用改编一组试题,请大家注意体会.离子交换膜是一种含离子基团，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，工业上用电解原理来制取产品时，使用离子交换膜具有占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能耗低等优点．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．2013重庆理综）（14分）化学在环境保护中趁着十分重要的作用，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。

离子交换膜专题训练一、高考真题1[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东)，13]采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。

忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量2(2020·威海一模)工业电解Na2CO3溶液的装置如图所示，A、B两极均为惰性电极。

下列说法正确的是()A．该装置可用于制备NaHCO3溶液，其中A极发生还原反应B．生成a溶液的电极室中反应为：2H2O－4e－＋4CO2－3===O2↑＋4HCO－3C．A极还可能有少量CO2产生，A、B两极产生的气体M和R体积比略大于2∶1D．当c2＝1 mol·L－1，c1＝9 mol·L－1时，则另一室理论上可制备2 mol溶质a(假设右室溶液体积为0.5 L)3(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn—CO2水介质电池。

电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是()A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)2－4B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 molC．充电时，电池总反应为2Zn(OH)2－4===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2OD．充电时，正极溶液中OH－浓度升高4．[2014·新课标全国卷Ⅰ，27(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：______________________________________。