2020届高三化学二轮复习 隔膜再电化学中的功能(知识梳理和训练)

“隔膜”在电化学装置中的应用1 几种常见的“隔膜”（1）阳离子交换膜：对阳离子有选择性透过作用的膜，简称阳膜。

（2）质子交换膜：一般指对H＋有选择性透过作用的膜。

（3）阴离子交换膜：对阴离子有选择性透过作用的膜，简称阴膜。

（4）“两性离子”交换膜：同时含有阳离子交换基团和阴离子交换基团的离子交换膜，对某些离子有较高的选择性，主要用于离子分离和回收溶液中的微量金属。

（5）双极性膜：一面是阴离子交换膜，另一面是阳离子交换膜，中间有一层很薄的相界面，在直流电作用下，相界面中的H2O解离成H＋和OH－并分别透过阳膜和阴膜，作为H＋和OH －的供应源，简称双极膜。

2 解读含“隔膜”的多室电解池模型多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性（只允许带某种电荷的离子通过）将电解池分为两室、三室、四室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。

（1）“双膜三室”电解池在电解装置中，应用两个离子交换膜隔开三个盛有电解质溶液的“室”。

如图1－3－10所示，“双膜”通常为离子交换膜a和离子交换膜b，“三室”为Ⅰ室、Ⅱ室和Ⅲ室。

根据电解的目的不同，离子交换膜a和离子交换膜b可以均是阳离子交换膜，也可以均是阴离子交换膜，还可以一个是阳离子交换膜，一个是阴离子交换膜。

图1－3－10（2）“三膜四室”电解池在电解装置中，应用三个离子交换膜隔开四个盛有电解质溶液的“室”。

以四室电渗析法制备H3PO2（次磷酸）为例，其工作原理如图1－3－11所示：图1－3－11电解稀硫酸的阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋（放氧生酸），产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO2－通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稀溶液的阴极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－（放氢生碱），原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。

典例详析考法（2018全国Ⅰ节选）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

专题突破12隔膜在电化学中的功能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，既允许OH－和其他阴离子通过，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)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

3．离子交换膜的选择依据离子的定向移动。

4．离子交换膜的应用5．多室电解池的类型多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室等，以达到浓缩、净化、提纯以及电化学合成的目的。

(1)两室电解池以惰性电极电解一定浓度的Na2CO3溶液为例，其原理如图所示：①电极名称的判断：根据“阴阳相吸”判断，Na＋移向的乙电极是阴极；根据“阳极放氧生酸”判断，左侧有氧气生成的甲电极是阳极。

②电极反应式的书写：右侧阴极区电解液为稀氢氧化钠溶液，根据“阴极放氢生碱”，得4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，A为氢气；左侧阳极区电解液为碳酸钠溶液，根据“阳极放氧生酸”，得H＋会与CO2－3结合生成HCO－3：4CO2－3－4e －＋2H2O===4HCO－3＋O2↑。

（1）含离子交换膜的电解池的最大优点是能自动把产品（如该电解池产生的NaOH和NaHCO3）分离开，从而降低分离提纯成本。

（2）“阴阳相吸”是很多化学反应的微观基础。

“阴阳相吸”的含义：①阴离子与阳离子相互吸引并发生迁移；②阴极吸引电解液中的阳离子，阳极吸引电解液中的阴离子，并使阳离子与阴离子发生定向移动；③正极吸引自由电子，使电子通过导线由负极定向移动到正极。

(2)三室电解池以三室式电渗析法处理含KNO3的废水得到KOH和HNO3为例，其原理如图所示：①阴极反应及ab膜的判断：阴极的电极反应式为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH －(放氢生碱)，生成的带负电荷的OH－吸引中间隔室的K＋向阴极迁移，得到KOH 溶液，阴极区溶液的pH增大，ab膜为阳离子交换膜。

高考化学专题复习----电化学直击高考考点：电化学知识是理论部分的一个重要内容，也是历年高考考查的一个重点。

电化学知识既可以综合学科内的知识，如联系到：化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算等。

也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的计算”等，还可以与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等问题相联系，是不可忽视的一个知识点。

在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求：1．理解原电池原理和电解池原理，能够正确分析和判断电化学中的电极反应，正确书写电极反应式。

2．了解化学腐蚀与电化学腐蚀，联系生产、生活中的金属腐蚀现象，会分析和区别化学腐蚀和电化学腐蚀，了解一般防腐蚀的方法，并能运用原电池的基本原理解释简单的防腐蚀等生产实际问题。

3．铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等是电解原理的具体应用，要了解和熟悉这些反应原理。

4．电解池中电解质溶液的pH变化的计算。

复习过程中注意以下两点：(1)综合命题的趋势要求宽而不是难，历年的高考试题印证了这一点。

对相差基础知识应扎实掌握，如电极反应的方程式的书写、燃料电池的分析、计算等。

(2)理科综合考试的一个重要变化是从知识立意向能力立意的转变。

对电化学问题、实物图的分析是近几年高考命题的一个热点，对图表类问题的分析处理要灵活掌握。

要点一原电池原理及其应用1．原电池的工作原理2．原电池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判定。

3 形成原电池的条件：①两个活泼性不同的电极。

通常用活泼金属做负极，用不活泼金属或可以导电的非金属做正极。

②电解质溶液：一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应或做氧气的载体。

③通过导线连接电极（或电极相互接触），形成闭合回路。

4．原电池正极和负极的确定①由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。

2020年高三化学二轮复习（二模备考）：《电化学》专题训练1．MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。

已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，下列有关该电池的说法正确的是( )A．该电池的正极反应式为4OH－＋4e－===O2↑＋2H2OB．该电池的负极反应式为H2－2e－===2H＋C．放电时OH－向负极移动D．当生成1 mol H2O时，转移2 mol电子解析：选D 该燃料电池的燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应式为2H2＋2CO2－3－4e－===2H2O＋2CO2，正极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，故A、B均错误；电解质中移动的阴离子为CO2－3，不是OH－，故C错误；根据负极反应式知，生成1 mol H2O时转移2 mol电子，故D正确。

2．利用如图所示装置可以将温室气体CO2转化为燃料气体CO。

下列说法中，正确的是( )A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程B．电极a表面发生还原反应C．该装置工作时，H＋从b极区向a极区移动D．该装置中每生成1 mol CO，同时生成1 mol O2解析：选A 根据图示，该过程是将太阳能转化为化学能的过程，故A正确；电极a表面发生水转化为氧气的过程，反应中O元素的化合价升高，被氧化，发生氧化反应，故B错误；由图知，a为负极，b为正极，H＋从a极区向b极区移动，故C错误；根据得失电子守恒，该装置中每生成1 mol CO，同时生成12molO2，故D错误。

3.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注。

采用离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米级Cu2O的装置如图所示，发生的反应为2Cu＋H2O=====电解Cu2O＋H2↑。

下列说法正确的是( )A．钛电极发生氧化反应B．阳极附近溶液的pH逐渐增大C．离子交换膜应采用阳离子交换膜D．阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O解析：选D 钛电极为阴极，发生还原反应，A项错误；铜作阳极，阳极上铜发生失电子的氧化反应，阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，OH－由阴极区迁移到阳极区参与反应，离子交换膜应为阴离子交换膜，C项错误、D项正确；由阴极区迁移过来的OH－在阳极全部参与反应，阳极附近溶液的pH不变，B 项错误。

专题讲座（六） 隔膜在电化学的作用第一部分：高考真题感悟1．（2020·海南·高考真题）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是A ．电池可用于乙醛的制备B ．b 电极为正极C ．电池工作时，a 电极附近pH 降低D ．a 电极的反应式为O 2+4e - -4H + =2H 2O 【答案】A【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，x 为水。

A ．该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A 符合题意；B ．根据分析，a 电极为正极，b 电极为负极，故B 不符合题意；C ．电池工作时，氢离子移向正极，a 电极的反应式为O 2+4e - +4H + =2H 2O ，a 电极附近pH 升高，故C 不符合题意；D ．根据分析，a 电极为正极，正极发生还原反应，a 电极的反应式为O 2+4e - +4H + =2H 2O ，故D 不符合题意；答案选A 。

理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。

现以NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH 3COO -的溶液为例)。

下列说法错误的是A ．负极反应为 -+-322CH COO +2H O-8e =2CO +7HB ．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C ．当电路中转移1mol 电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD ．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1 【答案】B【解析】据图可知a 极上CH 3COOˉ转化为CO 2和H +，C 元素被氧化，所以a 极为该原电池的负极，则b 极为正极。

A ．a 极为负极，CH 3COOˉ失电子被氧化成CO 2和H +，结合电荷守恒可得电极反应式为CH 3COOˉ+2H 2O -8eˉ=2CO 2↑+7H +，故A 正确；B ．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a 极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b 极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B 错误；C ．当电路中转移1mol 电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有1molClˉ移向负极，同时有1molNa +移向正极，即除去1molNaCl ，质量为58.5g ，故C 正确；D ．b 极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为2H ++2eˉ=H 2↑，所以当转移8mol 电子时，正极产生4mol 气体，根据负极反应式可知负极产生2mol 气体，物质的量之比为4:2=2:1，故D 正确；故答案为B 。

2024年高考化学二轮专题复习：电化学专题总结2024年高考化学二轮专题复习：电化学专题总结一、前言随着高考的临近，我们需要聚焦化学学科中的重要专题——电化学。

在本文中，我们将对电化学的基本概念、原电池和电解池的相关知识进行回顾，总结二轮复习中的重点和难点，并提供一些具有针对性的练习题，以帮助大家更好地掌握电化学的核心内容。

二、基本概念1、电极：原电池的两个电极分别为正极和负极，发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。

2、电子流向：电子从负极经导线流向正极。

3、离子流向：溶液中的阳离子移向正极，阴离子移向负极。

三、原电池1、组成：原电池由电极、电解质溶液、隔膜和导线组成。

2、工作原理：通过氧化还原反应，将化学能转化为电能。

3、电池表示法：以“（-）正（+）”表示电极，以“稀H2SO4、浓HNO3”等表示电解质溶液，以“Cu-Zn-H2SO4”表示电池。

四、电解池1、组成：电解池由电极、电解质溶液、电源和导线组成。

2、工作原理：通过电解作用，将电能转化为化学能。

3、电解规律：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

4、金属的腐蚀与防护：金属在潮湿环境中易发生电化学腐蚀，常用的防护措施有涂油漆、改变金属结构等。

五、二轮复习重点难点1、正确判断原电池和电解池的反应类型，熟练掌握电子和离子的流向。

2、掌握常见化学电源的种类及工作原理，如干电池、蓄电池、燃料电池等。

3、理解并掌握电解规律，能够预测电解产物，并了解氯碱工业的原理。

4、掌握金属腐蚀的原理和防护方法，了解牺牲阳极的阴极保护法在金属防腐中的应用。

六、练习题1、请写出干电池、蓄电池、燃料电池的反应原理。

2、请简述氯碱工业的原理和工艺流程。

3、请解释牺牲阳极的阴极保护法在金属防腐中的应用。

七、总结与展望电化学是高考化学的重要考点之一，我们需要在二轮复习中全面掌握相关概念和原理，注重理论与实践的结合，提高解决实际问题的能力。

同时，我们还应该关注电化学领域的新进展和新应用，如新能源技术、储能技术等，以拓宽视野，提高对电化学知识的理解和掌握。

专项突破(十三) 隔膜在电化学装置中的应用1．隔膜的分类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)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

注意：①反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同。

②同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。

③离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。

[典例导航](2016·全国卷Ⅰ，T11)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[思路点拨]直流电场作用→图中的“－”极和“＋”极就是阴极和阳极――――――――――――――→根据电解时，阳离子移向阴极阴离子移向阳极SO 2－4移向“＋”极，Na ＋移向“－”极―→ab 为阳离子交换膜，cd 为阴离子交换膜―→“－”极反应为2H ＋＋2e －===H 2↑，pH 增大；“＋”极反应为4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，pH 减小。

答案：B(1)ab 为________________(填“阴”或“阳”，下同)离子交换膜，cd 为________离子交换膜。

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 C2、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 B3、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。