（全國通用）高考化學(xué)二輪熱點(diǎn)題型歸納與變式演練專題30 電化學(xué)中的交換膜（解析+原卷）學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

【題型一】陽離子交換膜………………………………………………………………………..………1
【題型二】陰離子交換膜……………………………………………………………………..…………5
【題型三】質(zhì)子交換膜………………………………………………………………………..…………9
二、最新?？碱}組練……………………………………………………………………………………………13
【題型一】陽離子交換膜
【典例分析】
1．LiOH是制備鋰離子電池的材料。電解LiCl溶液制備LiOH的裝置如圖所示。下列說法正確的是
A．電極A連接電源的負(fù)極
B．B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iCl溶液
C．電極每產(chǎn)生22.4L氣體M，電路中轉(zhuǎn)移2mle-
D．電池總反應(yīng)為：2LiCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2LiOH
【答案】D
【分析】
電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為L(zhǎng)iOH和LiCl溶液，由圖可知，右側(cè)生成氫氣，則B上氫離子放電，可知B為陰極，在B側(cè)制備LiOH，Li+由A經(jīng)過陽離子交換膜向 B移動(dòng)，A中為L(zhǎng)iCl溶液，氯離子放電生成氯氣，據(jù)此分析解題。
【解析】
A．由分析可知，A為陽極，與正極相連，故A錯(cuò)誤；
B．通過以上分析知，B極區(qū)電解液為L(zhǎng)iOH，否則無法得到純凈的LiOH，故B錯(cuò)誤；
C．沒有指明氣體所處狀態(tài)，無法計(jì)算其物質(zhì)的量，所以無法計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，故C錯(cuò)誤；
D．電解池的陽極上是氯離子失電子，陰極上是氫離子得電子，電解的總反應(yīng)方程式為： 2LiCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2LiOH，故D正確；
故選D。
【提分秘籍】
1．離子交換膜的功能
使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。
2．離子交換膜在電化學(xué)中的作用
(1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。(2)用于物質(zhì)的制備。(3)物質(zhì)分離、提純等。
3．陽離子交換膜只允許陽離子通過，阻止陰離子和氣體通過。
【變式演練】
1．一種采用電解原理獲得高濃度HI溶液的裝置如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是
A．玻璃碳電極a與電源正極相連
B．離子交換膜為陰離子交換膜
C．a(chǎn)極電解液為濃溶液
D．該裝置是通過犧牲陰極液中的HI來增大陽極液中HI的濃度
2．氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，將電解池與燃料電池串聯(lián)組合的新工藝可節(jié)能，裝置圖如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是(注：假定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%)
A．X為Cl2，Y為H2
B．c＞a＞b
C．若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4LX，則消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣56L
D．兩池中陽離子交換膜均可以換為陰離子交換膜
【題型二】陰離子交換膜
【典例分析】
1．相同金屬在其不同濃度鹽溶液中可形成濃差電池。如圖所示裝置是利用濃差電池電解硫酸鈉溶液(a、b電極均為石墨電極)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列說法不正確的是
A．b電極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2↑+4H+
B．c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜
C．電池放電過程中，Cu(2)電板上的電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu
D．電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得160 g NaOH
【提分秘籍】
1．離子交換膜的功能
使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。
2．離子交換膜在電化學(xué)中的作用
(1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。(2)用于物質(zhì)的制備。(3)物質(zhì)分離、提純等。
3．陰離子交換膜只允許陰離子通過。
【變式演練】
1．某工廠采用電解法處理含鉻廢水，耐酸電解槽用鐵板作陰、陽極，原理示意圖如下。經(jīng)過一段時(shí)間后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀隨廢水排出，從而使廢水中鉻含量低于排放標(biāo)準(zhǔn)。下列說法不正確的是
A．陰極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)包括：2H++2e-=H2↑
B．還原的主要方式是：+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
C．廢水的pH過高或過低均會(huì)降低鉻的去除率
D．電解槽工作時(shí)，通過陰離子交換膜從陽極室進(jìn)入陰極室
2．因鎳與鹽酸反應(yīng)緩慢，工業(yè)上以鎳和鹽酸為原料，利用離子膜電解技術(shù)制取氯化鎳()，其原理如圖。電解過程露不斷往b極區(qū)補(bǔ)充鹽酸。下列說法正確的是
A．a(chǎn)接外電源的負(fù)極
B．離子交換膜為陽離子交換膜
C．總反應(yīng)為：
D．電解過程可用溶液代替鹽酸
【題型三】質(zhì)子交換膜
【典例分析】
1．如圖是利用微生物將廢水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化為環(huán)境友好物質(zhì)而制作的化學(xué)電源，可給二次電池充電。下列說法正確的是
A．M極電極反應(yīng)式：
B．需要充電的二次電池的正極應(yīng)與M極相連
C．H+通過質(zhì)子交換膜由N極向M極移動(dòng)
D．若N極消耗了標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2，則有0.4ml電子從N極流向M極
【提分秘籍】
1．離子交換膜的功能
使離子選擇性定向遷移(目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷)。
2．離子交換膜在電化學(xué)中的作用
(1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。(2)用于物質(zhì)的制備。(3)物質(zhì)分離、提純等。
3．質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H＋)通過。
【變式演練】
1．以石墨為電極電解溶液制取(已知)，電解裝置如圖所示，下列說法正確的是
A．b極電極反應(yīng)式為
B．離子交換膜是陰離子交換膜
C．電解裝置總反應(yīng)為
D．a(chǎn)極區(qū)輸入的是稀溶液，輸出的是濃溶液
2．鋅元素對(duì)嬰兒及青少年的智力和身體發(fā)育有重要的作用，被稱為生命火花。利用恒電勢(shì)電解NaBr溶液間接將葡萄糖氧化為葡萄糖酸，進(jìn)而制取葡萄糖酸鋅，裝置如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是
A．生成葡萄糖酸的化學(xué)方程式為
B．石墨電極的電極反應(yīng)為
C．電解過程中硫酸鈉溶液濃度保持不變
D．鈦網(wǎng)與直流電源的正極相連，發(fā)生還原反應(yīng)
1．電解法轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)資源化利用。電解制的原理示意圖如下。下列說法正確的是
A．電解池工作過程中，向左側(cè)移動(dòng)
B．電極發(fā)生的反應(yīng)為：
C．電極發(fā)生的反應(yīng)為：
D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移2電子時(shí)，理論上離子交換膜右側(cè)質(zhì)量增加44g
2．工業(yè)上通過惰性電極電解氯化銨和鹽酸的方法來制備二氧化氯，其原理如圖所示：
下列說法不正確的是
A．工作時(shí)a接電源的正極，b接電源的負(fù)極
B．工作時(shí)Cl－從電解池的左邊移到電解池的右邊
C．a(chǎn)電極反應(yīng)式為：NH＋6e－＋3Cl－＝NCl3＋4H＋
D．ClO2發(fā)生器中發(fā)生的反應(yīng)為：6NaClO2＋NCl3＋3H2O＝NH3↑＋6ClO2↑＋3NaCl＋3NaOH
3．全釩液流儲(chǔ)能電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能系統(tǒng)(工作原理如圖，電解液含硫酸)，當(dāng)完成充電時(shí)，左儲(chǔ)罐溶液的顏色為黃色。已知：

下列說法中不正確的是
A．a(chǎn)為電池的正極
B．充電時(shí)，陰極電極式：
C．電池總反應(yīng)：
D．電池工作時(shí)，H+透過離子交換膜向右移動(dòng)
4．科學(xué)家設(shè)計(jì)微生物原電池，用于處理廢水(酸性)中的有機(jī)物及脫除硝態(tài)氮，該裝置示意圖如圖。有關(guān)該微生物電池說法正確的是
A．電子由m極轉(zhuǎn)移到n極
B．H+可通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)極室
C．m電極反應(yīng)式為2NO+6H2O+10e-═N2+12OH-
D．每生成1mlCO2轉(zhuǎn)移e-的物質(zhì)的量為4ml
5．某儲(chǔ)能電池的原理如圖所示，溶液中c(H+)=2.0ml?L-1，陰離子為SO，a、b均為惰性電極，充電過程中左槽溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)辄S色。下列敘述正確的是
A．當(dāng)右槽溶液顏色由綠色變?yōu)樽仙珪r(shí)，電池中能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
B．儲(chǔ)能電池a、b兩極間的電解質(zhì)溶液中通過電子的定向移動(dòng)形成閉合回路
C．充電過程中，a極的反應(yīng)式為VO2+-e-+H2O=VO+2H+
D．放電時(shí)，H+從左槽遷移進(jìn)入右槽
6．我國科學(xué)家研發(fā)了一種水系可逆Zn-CO2電池，將兩組陰離子、陽離子復(fù)合膜反向放置分隔兩室電解液，充電、放電時(shí)，復(fù)合膜層間的H2O解離成H＋和OH－，工作原理如圖所示。下列說法正確的是
A．a(chǎn)膜是陰離子交換膜，b膜是陽離子交換膜
B．放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn+4OH－-2e－=
C．充電時(shí)多孔Pd納米片附近pH升高
D．充電時(shí)Zn與外接直流電源正極相連，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
7．高鐵酸鈉是一種新型綠色水處理劑，它在對(duì)水的消毒和凈化整個(gè)過程中，不會(huì)產(chǎn)生任何對(duì)人體有害的物質(zhì)。工業(yè)上可用電解濃溶液制備，其工作原理如圖所示，兩端隔室中離子不能進(jìn)入中間隔室。下列說法錯(cuò)誤的是
A．陽極反應(yīng)式：B．離子交換膜a是陰離子交換膜
C．甲溶液可循環(huán)利用D．當(dāng)電路中通過電子時(shí)，有生成(標(biāo)況)
8．某大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)，在光電催化體系中，利用雙極膜處理煙氣中的，工作原理如下圖所示，在電極上生成一種具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基()，
下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是
A．該裝置把電能和光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能
B．陽極電極反應(yīng)式：
C．該裝置處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下時(shí)，有透過膜a
D．該裝置中總反應(yīng)方程式：
9．工業(yè)上用電解法處理含鎳酸性廢水并得到單質(zhì)Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是
已知：①Ni2+在弱酸性溶液中發(fā)生水解
②氧化性：Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度)
A．碳棒上發(fā)生的電極反應(yīng)：4OH--4e-=O2↑+2H2O
B．電解過程中，B室中NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度將不斷減小
C．為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水pH
D．若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應(yīng)總方程式發(fā)生改變
10．中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所基于二氧化碳和甲酸的相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種可逆的水系金屬二氧化碳電池，結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是
A．雙極膜、雙功能催化納米片等材料是保證電池功能的重要條件
B．放電時(shí)，H+移向正極，正極區(qū)溶液酸性不變
C．充電時(shí)，陽極反應(yīng)式為
D．若用該電池電解飽和食鹽水，理論上消耗CO2的物質(zhì)的量與產(chǎn)生Cl2的物質(zhì)的量相同
11．次磷酸是一種在精細(xì)磷化工中發(fā)揮重要作用的產(chǎn)品，它可作為還原劑用于化學(xué)電鍍，也可用于阻止磷酸樹脂的變色，還可用作酯化的催化劑等。一種以次磷酸鈉為原料通過電滲析法制備次磷酸的裝置如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是
A．M極與電源的正極相連
B．離子交換膜2為陰離子交換膜
C．離子交換膜1可有效防止次磷酸的氧化
D．相同時(shí)間內(nèi)，兩極產(chǎn)生的氣體1與氣體2的體積比為2：1
12．雙極膜(BP)是陰、陽復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的解離成和，作為和離子源。利用雙極膜電滲析法電解食鹽水可獲得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如圖所示，M、N為離子交換膜。下列說法錯(cuò)誤的是
A．Y電極與電源正極相連，發(fā)生的反應(yīng)為
B．M為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜
C．“雙極膜電滲析法”也可應(yīng)用于從鹽溶液(MX)制備相應(yīng)的酸(HX)和堿(MOH)
D．若去掉雙極膜(BP)，電路中每轉(zhuǎn)移1 ml電子，兩極共得到1 ml氣體
13．科學(xué)家設(shè)計(jì)利用電化學(xué)原理回收CO2達(dá)到節(jié)能減排的目的，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。已知在堿性條件下，鹵素單質(zhì)可以將乙醇氧化為乙醛，一段時(shí)間后測(cè)得a電極有HCOO-生成，下列說法不正確的是
A．b為負(fù)極
B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mle-時(shí)，d電極產(chǎn)生1mlCH3CHO
C．e為陽離子交換膜、f為陰離子交換膜
D．a(chǎn)電極的電極反應(yīng)式為
14．環(huán)氧乙烷是重要的有機(jī)合成原料，2020年《Science》報(bào)道科研人員研發(fā)了一種將乙烯高效轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷的電化學(xué)合成方法。反應(yīng)在KCl電解液的流動(dòng)池中進(jìn)行，工作原理如圖。電解結(jié)束后，將陰陽極電解液輸出混合，便可生成環(huán)氧乙烷。下列說法錯(cuò)誤的是
A．整個(gè)過程中，氯離子濃度一直不變
B．離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜
C．泡沫鎳電極為陽極，連接電源正極
D．當(dāng)生成0.5 ml環(huán)氧乙烷時(shí)，陰極區(qū)溶液質(zhì)量減少36.5 g
15．雙極膜是一種復(fù)合膜，在直流電場(chǎng)的作用下，復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-，并實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)。該技術(shù)對(duì)淡水缺乏的地區(qū)有重大的意義，下圖利用雙極膜組合電解法模擬海水淡化，下列說法正確的是
A．Y極接電源的正極
B．電路中通過0.1ml電子時(shí)，則NaCl溶液質(zhì)量減少5.85g
C．OH-移向雙極膜的右側(cè)
D．X極的電極反應(yīng)式為：4OH-+4e-=O2↑+2H2O
16．利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物NaOH、H2、Cl2，裝置如圖所示。下列說法不正確的是
A．a(chǎn)極反應(yīng)：CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O
B．A、C膜均為陽離子交換膜，B膜為陰離子交換膜
C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極
D．a(chǎn)極上通入2.24L甲烷，陽極室Ca2+減少0.4ml
離子種類
顏色
黃色
藍(lán)色
綠色
紫色

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