【升级版】微专题32电化学中的交换膜（原卷版）(全国版).docx

1、微专题32 电化学中的交换膜1（2023全国统考高考真题）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是A析氢反应发生在电极上B从电极迁移到电极C阴极发生的反应有：D每转移电子，阳极生成气体(标准状况)2（2023北京统考高考真题）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是A废气中排放到大气中会形成酸雨B装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D装置中的总反应为1解答步骤第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪

2、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。2离子交换膜类型的判断方法依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的方向、进而确定离子交换膜的类型。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

3、反应。(2)用于物质的制备。(3)物质分离、提纯等。3离子交换膜的类型离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类：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。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。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。双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-的离子源。4应用原理（1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通过孔

4、道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H)通过，其他离子不能通过。（2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。1（2023浙江统考高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是A电极A接电源正极，发生氧化反应B电极B的电极反应式

5、为：C应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液D改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗2（2022全国高考真题）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。电池放电时，下列叙述错误的是A区的K+通过隔膜向区迁移B区的SO通过隔膜向区迁移C MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2+2H2OD电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2+2H2O3（2022山东高考真题）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，工作

6、时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是A装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大B装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C乙室电极反应式为D若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移1（2022河北高考真题）科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意图如图。下列说法正确的是A电极b为阳极B隔膜为阴离子交换膜C生成气体M与N的物质的量之比为2：1D反应器I中反应的离子方程式为4Fe(CN)63+4OH4Fe(CN)64+O2+2H2O2（2023全国高三统考专题练习）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低

7、能耗，下列说法不正确的是A电极A接电源正极，发生氧化反应B电极B的电极反应式为：C应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的溶液D改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗3（2023北京高三统考专题练习）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。下列说法不正确的是A废气中排放到大气中会形成酸雨B装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度C装置a中溶液的作用是吸收废气中的和D装置中的总反应为4（2023全国高三统考专题练习）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是A放电时负极质量减小B储能过程中电能转变为化学能C放电时右侧通过质子交换膜移向左侧D充电总反应

8、：5（2023江西上饶校联考二模）LiO2电池比能最高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年科学来家研究了一种光照充电LiO2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e)和空穴(h+)，驱动阴极反应(Li+ +e= Li)和阳极反应Li2O2+2h+=2Li+O2)对电池进行充电，下列叙述错误的是A放电时，电池的总反应2Li+O2=Li2O2B充电时，Li+从锂电极穿过离子交换膜向光催化电极迁移C放电时，每转移2mol电子，消耗标况下的O2体积为22.4LD充电效率与光照产生的电子和空穴量有关6（2023重庆渝中重庆巴蜀中学校考模拟预测）电有机合成相对于传统有机合成具有显著优势，利

9、用如图所示装置实现电催化合成呋喃二甲酸。下列说法错误的是A催化电极能降低电极反应的活化能B在催化电极a放电可得到呋喃二甲酸C阴极反应为D电路中每转移，阳极区与阴极区质量变化的差为7（2023陕西西安统考一模）高电压水系锌有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是A放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)B充电时，电路中转移2mole-，中性电解质NaCl的物质的量增多2molC放电时，1molFQ转化为FQH2转移2mol电子D充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极8（2023辽宁沈阳东北育才学校校考模拟预测）一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、选择

10、性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是 ANi电极与电源负极相连B阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2molC工作过程中阴极附近pH增大D在电解液混合过程中会发生反应：HCl+KOH=KCl+H2O9（2023春山东烟台高三统考期中）据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成，工作原理如图。下列说法错误的是A光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极Bc为阳离子交换膜，d、

11、e均为阴离子交换膜Ca电极反应式为D制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体(标准状况)10（2023春山东烟台高三统考期中）电催化NO合成氨技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下的单位时间产量如下图所示，已知：双极膜中电离出的和在电场作用下可以向两极迁移；法拉第效率。下列说法错误的是A双极膜中的移向X极BY极电极反应式为C当外电路通过时，双极膜中有发生解离D0.5V电压下连续放电10小时，外电路通过，法拉第效率为93.5%1（2023山东统考高考真题）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、

12、乙两室均预加相同的电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是A甲室电极为正极B隔膜为阳离子膜C电池总反应为：D扩散到乙室将对电池电动势产生影响2（2023全国高三统考专题练习）电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2的装置如图所示。下列说法正确的是ACu(1)的电势低于Cu(2)的电势BC(1)极电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2 +6H2OC工作时，左池 从左侧经膜移向右侧，右池OH-从左侧经膜移向右侧D当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4L标准状况下的H2(忽略溶液体积变化)3（2023北京西城北

13、师大实验中学校考三模）光电化学装置可以将还原为有机物，实现碳资源的再生利用。图1是光电化学法实现转化的电解装置示意图。在不同电压条件下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率如图2所示。资料：还原性：法拉第效率的定义：(生成的电子)(通过电极的电子)选择性的定义：(生成的)(发生反应的)以下说法不正确的是A阳极电极反应式为：B使用光电极可以节约电能，为阴极的转化提供C由图2通过计算可知：电解电压为时，D以上实验表明：通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物4（2023春河北石家庄高三校联考阶段练习）我国科学家设计了一种利用废水中的将苯酚氧化为和的原电池电解池组合装置(如图)，实现了发电、环保

14、二位一体。已知：羟基自由基()的氧化性仅次于氟气。下列说法正确的是A电子转移方向：c电极导线b电极Bd电极的电极反应为C右侧装置中，c、d两电极产生气体的体积比(相同条件下)为D若a电极上有参与反应，理论上溶液中有通过阴离子膜进入a电极区溶液5（2023陕西咸阳统考三模）最近科学家研发了“全氢电池”，工作原理如图所示。下列说法正确的是A吸附层a发生的电极反应为：BNaClO4的作用是传导离子并参与电极反应C电解质溶液中Na+向左移动，ClO向右移动D全氢电池的总反应为：2H2+O2=2H2O6（2023浙江校联考模拟预测）直接燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。电池放电时，下列说法

15、不正确的是A电池工作时，电极I电势低B电极的反应式为：C电池总反应为：D当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的为3.9g7（2023秋福建龙岩高三校联考期末）某温度下，应用电化学原理处理废旧塑料PET()制取甲酸钾装置如图。下列说法错误的是A转移1 mol电子产生0.5 mol B隔膜为阳离子交换膜C阳极反应：D为PET水解产物8（2023重庆校联考三模）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体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充电时，阴极反应为B放电时，生成，转移电子数为个C充电时，电池总反应为D放电时，正极溶液中浓度升高9（2023全国高三专题练习）按照要求回答下列问题：(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料均为石墨)。图中A口产生的气体为 ，B口流出的物质是 。b电极表面发生的电极反应式为 。(2)Co是磁性合金的重要材料，也是维生素的重要组成元素。工业上可用如图装置制取单质Co并获得副产品盐酸(A、B均为离子交换膜)。A为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。该电解池的总反应离子方程式为 。若产品室中阴极质量增加11.8g，则产品室增加的HCl的物质的量为 。