电化学中的阴、阳离子交换膜专项练习(附解析)

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。

能力课时落实(八) 离子交换膜在电化学中的应用(建议用时：40分钟)1．(·山东枣庄八中高二月考)已知X、Y均为惰性电极,海水中富含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等离子,用如图装置模拟海水淡化的过程。

下列叙述中不正确的是( )A．N是阴离子交换膜B．Y电极上产生有色气体C．X电极区有浑浊产生D．X电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD[隔膜N靠近阳极,阳极上是阴离子放电,所以隔膜N是阴离子交换膜,A正确；通电后Y电极为阳极,阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑,B正确；通电后X电极为阴极,阴极上是氢离子得到电子生成氢气,导致阴极区氢氧根离子浓度增大,OH－与Ca2＋、Mg2＋形成沉淀,C正确；X电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－,D错误。

] 2．(·山东青岛月考)用多孔石墨电极电解法脱硫不仅可以脱除烟气中的SO2,还可以制得H2SO4,装置如图所示。

下列有关说法错误的是( )A．阳极放电的物质是SO2B．阳极电极反应式为SO2－2e－＋SO2－4===2SO3C．电解过程电解池中SO2－4数目减少D．通N2的目的是将电解后的气体转移出来C[由示意图可知,阳极上SO2发生失电子的氧化反应生成SO3,电极反应式为SO2－2e－＋SO2－4===2SO3,则阳极放电的物质是SO2,A正确,B正确；电解池中总反应为O2＋2SO2===2SO3,所以电解过程电解池中SO2－4数目不变,C错误；阳极通入性质稳定的氮气,能将电解后的混合气体及时吹出,使之被水吸收生成H2SO4,达到彻底脱硫的目的,D正确。

]3．以石墨负极(C)、LiFePO4正极组成的锂离子电池的工作原理如图所示(实际上正负极材料是紧贴在锂离子导体膜两边的)。

充放电时,Li＋在正极材料上脱嵌或嵌入,随之在石墨中发生了Li x C6生成与解离。

2021届高三化学二轮复习——电化学离子交换膜的分析与应用（有答案和详细解析）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：______________________________________。

电解池中离子交换膜的三种类型和作用1．离子交换膜的类型和作用2.“隔膜”电解池的解题步骤第一步：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。

在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。

3．多室电解池中膜的应用（本文中重点介绍电解池膜的应用，原电池请类比练习）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、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。

（1）两室电解池①制备原理：工业上利用如图两室电解装置制备烧碱阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。

利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。

②阳离子交换膜的作用防止了两极产生的H2和Cl2混合爆炸。

避免了Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。

（2）三室电解池利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。

阴极的NO 被还原为NH ＋4：NO ＋5e －＋6H ＋===NH ＋4＋H 2O ，NH ＋4通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO 被氧化为NO －3：NO －3e －＋2H 2O===NO －3＋4H ＋，NO －3通过阴离子交换膜进入中间室。

根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO ＋7H 2O=====电解3NH 4NO 3＋2HNO 3，为使电解产物全部转化为NH 4NO 3，补充适量NH 3可以使电解产生的HNO 3转化为NH 4NO 3。

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。

电化学离子交换膜的分析与应用专题训练1.水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。

该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。

下列叙述错误的是()A．放电时，Zn2＋向V2O5电极移动B．充电时，阳极区电解液的浓度变大C．充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D．放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋x Zn2＋＋2x e－===Zn x V2O52．(2020·日照市高三3月实验班联考)荣获2019年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。

该可充电电池的放电反应为Li x C n ＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋n C。

N A表示阿伏加德罗常数的值。

下列说法错误的是()A．该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染B．充电时，阳极反应为LiCoO2－x e－===Li(1－x)CoO2＋x Li＋C．充电时，Li＋由B极移向A极D．若初始两电极质量相等，当转移2N A个电子时，两电极质量差为14 g3．2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H＋＋HO－2，K a＝2.4×10－12)。

下列说法错误的是()A．X膜为选择性阳离子交换膜B．催化剂可促进反应中电子的转移C．每生成1 mol H2O2电极上流过4 mol e－D．b极上的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HO－2＋OH－4.最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。

示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是()A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性5. 用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。

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。

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）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。

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 。

高三化学培优训练——电化学中的离子交换膜参考答案1.C 5.D 6.D 7.D2.⑴2H2O+2Cl - Cl2↑＋H2↑＋2OH－；⑵能得到纯度更高氢氧化钠溶液；避免氯气与氢气反应；⑶a；d；3. ⑴4OH--4e-=2H2O+O2↑；1︰2；⑵KOH4. ⑴HCO3-+H2O H2CO3+OH-；5×10-3；⑵①2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)②阴极；CaCO3和Mg(OH)2③b8. （1）VO2++2H++e- = VO2++H2O；（2）绿；紫（3）参与正极反应；通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5 mol9. (1)B；(2)2Cl－－2e－=Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl；(3)不变，7.2。

10. ①A，2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O；②14.411.（1）2OH-+ SO2=H2O+SO32-（2）①酸性；HSO3-存在：HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2O H2SO3+OH-，HSO3-的电离程度强于水解程度。

②a b（3）①HSO3-+H2O-2e-= SO42-+3H+②H+在阴极得电子生成H2，溶液中c（H+）降低，促使HSO3-电离生成SO32-，且Na+进入阴极室，吸收液就可以再生。

12. ①2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑或4OH-－4e-＝2H2O＋O2②由于阳极室OH-放电，造成H+浓度增大，通过阳膜扩散进入产品室，而原料室中的H2PO2-可以通过阴膜进入产品室，二者反应生成H3PO2③杂质是H3PO4或PO43-。

由于H3PO2具有还原性，电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。

高三化学培优训练——电化学中的离子交换膜参考答案1.C 5.D 6.D 7.D2.⑴2H2O+2Cl- Cl2↑＋H2↑＋2OH－；⑵能得到纯度更高氢氧化钠溶液；避免氯气与氢气反应；⑶a；d；3. ⑴4OH--4e-=2H2O+O2↑；1︰2；⑵KOH4. ⑴HCO3-+H2O H2CO3+OH-；5×10-3；⑵①2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)②阴极；CaCO3和Mg(OH)2③b8. （1）VO2++2H++e- = VO2++H2O；（2）绿；紫（3）参与正极反应；通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5 mol9. (1)B；(2)2Cl－－2e－=Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl；(3)不变，7.2。

电化学装置中的离子交换膜1.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 2O=====电解Cu 2O ＋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 2OC ．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 2O ，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 2O 物质的量之比为1∶1，错误。

2．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH ＋4，模拟装置如图所示。

下列说法正确的是( )A ．阳极室溶液由无色变成棕黄色B ．阴极的电极反应式为4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4解析：选C 阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH 升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH＋4与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。

3．二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，有关叙述正确的是( )A．该装置能实现化学能100%转化为电能B．电子移动方向为：a极→b极→质子交换膜→a极C．a电极的电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋D．当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H＋通过解析：选C A项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化导线为电能，错误；B项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极――→b极，错误；C项，a为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，正确；D项，状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H＋的物质的量不知，错误。

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213gD ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阴极室物质最多增加138g【答案】C【分析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl −放电产生氯气，电极反应为：222e Cl Cl −−−=↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，23O Fe 在碱性条件下转化为Fe ，电极反应为：电化学中的交换膜 考情分析 真题精研232O 6e 3H O 26Fe Fe OH −−++=+；中间为阳离子交换膜，Na +由阳极向阴极移动。

【解析】A ．由分析可知，阳极反应为：222e Cl Cl −−−=↑，A 正确；B ．由分析可知，阴极反应为：232O 6e 3H O 26Fe Fe OH −−++=+，消耗水产生OH −，阴极区溶液中OH −浓度逐渐升高，B 正确；C ．由分析可知，理论上每消耗231O molFe ，转移6mol 电子，产生3mol 2Cl ，同时有6mol Na +由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少371g 623g 351g ×+×=，C 错误； D ．由分析可知，理论上每消耗231O molFe ，转移6mol 电子，有6mol Na +由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加623g 138g ×=，D 正确； 故选C 。

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2Mg-CO 电池，以2Mg(TFSI)为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺(PDA )以捕获2CO ，使放电时2CO 还原产物为24MgC O 。

该设计克服了3MgCO 导电性差和释放2CO 能力差的障碍，同时改善了2+Mg 的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。

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D ．放电时，每转移1mol 电子，理论上可转化21molCO【答案】7．C【分析】放电时CO 2转化为MgC 2O 4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极、Mg 电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg 电极为阴极： 定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。

高考化学电化学基础知识练习班级考号姓名总分1．常见原电池电极反应式(1)铜－锌－H2SO4构成的原电池①负极反应：____________________________；②正极反应：____________________________；③总反应：______________________________。

(2)氢氧燃料电池①电解质是KOH溶液(碱性电解质)负极反应：______________________________；正极反应：______________________________；总反应：________________________________。

②电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)负极反应：_______________________________；正极反应：_______________________________；总反应：_________________________________。

③电解质是熔融碳酸盐负极反应：________________________________；正极反应：________________________________；总反应：__________________________________。

④电解质是熔融氧化物负极反应：_________________________________；正极反应：________________________________；总反应：__________________________________。

2．常见电解池电极反应式(电极材料为石墨)(1)活泼金属的无氧酸盐溶液，以NaCl溶液为例，写电极反应式①阴极：___________________________________；②阳极：___________________________________；③总反应式：_______________________________。

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。

高考化学一轮总复习：热点专项练9 电化学装置中的“离子交换膜”1.如图是利用阳离子交换膜和过滤膜制备高纯度Cu的装置示意图,下列叙述不正确的是( )A.电极A是粗铜,电极B是纯铜B.电路中通过1 mol电子,生成32 g铜C.溶液中S O42-向电极A迁移D.膜B是过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区2.(2023广西北海模拟)我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种Zn-NO电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成H+和OH-,并实现其定向通过)。

下列说法正确的是( )A.外电路中电子从MoS2电极流向Zn/ZnO电极B.双极膜右侧为阴离子交换膜C.当电路中转移0.2 mol电子时,负极质量减小6.5 gD.使用MoS2电极能加快合成氨的速率3.为实现碳回收,我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。

下列有关该装置的说法错误的是( )A.a、b分别为电源的负极、正极B.电解装置左池发生的电极反应为2CO2+2e-C2O42-C.为增强溶液导电性,左池中可加入少量Na2C2O4溶液D.右池电解质溶液为稀硫酸,发生的电极反应为2H2O-4e-O2↑+4H+4.(2023河北保定期末)双极膜能够在直流电源作用下将H2O解离为H+和OH-。

以维生素C的钠盐(C6H7O6Na)为原料制备维生素C(C6H8O6,具有弱酸性和还原性)的装置如图。

下列说法正确的是( )A.a离子是H+,b离子是OH-B.此装置最终既可以得到维生素C,又可以得到NaOHC.将X极区的Na2SO4替换为C6H7O6Na,可以提高维生素C的产率D.X极的电极反应式为4OH-+4e-O2↑+2H2O参考答案热点专项练9电化学装置中的“离子交换膜”1.D 解析电解精炼铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,根据题中装置图可知,电极A为粗铜,电极B为纯铜,A项正确;阴极反应式为Cu2++2e-Cu,当电路中通过1mol电子时,生成0.5molCu,即生成32gCu,B项正确;根据电解原理,S O42-向阳极(电极A)移动,C项正确;膜A为过滤膜,阻止阳极泥及杂质进入阴极区,膜B为阳离子交换膜,D项错误。