2022年高考電化學(xué)裝置中“膜”復(fù)習(xí)專題

1、近幾年高考中的電化學(xué)題重在考查化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，題型以新型電池為主，不論是原電池還是電解池，大多數(shù)裝置都含有“膜”，在不同的裝置中“膜”的類型不同，其功能也不一樣。一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。二離子交換膜的作用 能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 能選擇性通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。例如： 用如圖裝置演示氯堿工業(yè)，電解飽和食鹽水制取 NaOH、H2 和 Cl2，此裝置是有缺陷的。缺陷 1Cl2 和 H2 混合而引起爆炸；缺陷 2Cl2 與 NaOH 反應(yīng)生成 NaClO，影響 NaOH 的產(chǎn)量。 改用下圖裝置

2、電解飽和食鹽水，使用了陽離子交換膜，杜絕了以上缺陷。陽離子交換膜的作用有：a平衡電荷，形成閉合回路；b防止 Cl2 和 H2 混合而引起爆炸；c避免 Cl2 與 NaOH 反應(yīng)生成 NaClO，影響 NaOH 的產(chǎn)量；d避免 Cl進(jìn)入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的 NaOH 不純。1三含離子交換膜電化學(xué)裝置題的解題步驟四交換膜的類型 陽離子交換膜說明陽離子移向電解池的陰極或原電池的正極，陰離子和氣體不能通過12021 湖北Na2Cr2O7 的酸性水溶液隨著 H+濃度的增大會(huì)轉(zhuǎn)化為 CrO3。電解法制備 CrO3的原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A電解時(shí)只允許 H+通過離子交換膜B生成 O2 和 H2 的

3、質(zhì)量比為 8:1C電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液 OH-的濃度增大DCrO3 的生成反應(yīng)為：Cr2O72 + 2H+=2CrO3 + H2O22021 八省聯(lián)考-福建一種新型鎂硫電池的工作原理如右圖所示。下列說法正確的是（ ）A使用堿性電解質(zhì)水溶液B放電時(shí)，正極反應(yīng)包括3Mg2+ + MgS8 6e =4MgS2C使用的隔膜是陽離子交換膜D充電時(shí)，電子從 Mg 電極流出2 陰離子交換膜說明陰離子移向電解池的陽極或原電池的負(fù)極，陽離子和氣體不能通過92016 浙江金屬(M)空氣電池（如圖）具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為 4M + nO2

4、 + 2nH2O =4M(OH) n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是（ ）A采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B比較 Mg、Al、Zn 三種金屬空氣電池，Al空氣電池的理論比能量最高CM空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn+ + nO2 + 2nH2O + 4ne=4M(OH)nD在 Mg空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積 Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜10高鐵酸鹽在環(huán)保能源領(lǐng)域有廣泛的用途。用鎳(Ni)、鐵作電極電解濃 NaOH 溶液制備高鐵酸鹽 Na2FeO4 的裝置如圖所示。

5、下列推斷合理的是（ ）AFe 電極是陽極，電極反應(yīng)式Fe + 4H2O6e=FeO42+ 8H+B電解時(shí)電子流向：負(fù)極Ni 電極電解液Fe 電極正極C若隔膜為陰離子交換膜，則電解結(jié)束后左側(cè)溶液中含有 FeO42D電解時(shí)陽極區(qū) pH 減小、陰極區(qū) pH 增大，撤去隔膜，溶液混合后，與原溶液相比，pH 減小(忽略體積變化) 質(zhì)子交換膜說明質(zhì)子移向電解池的陰極或原電池的正極，只允許 H+通過，不允許其他陽離子和陰離子通過142020 山東采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如下圖所示。忽略溫度變化的影響，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A陽極反應(yīng)為 2H2O4e= O2 + 4H+B

6、電解一段時(shí)間后，陽極室的 pH 未變C電解過程中，H+由 a 極區(qū)向 b 極區(qū)遷移D電解一段時(shí)間后，a 極生成的 O2 與 b 極反應(yīng)的 O2 等量3152021 八省聯(lián)考-江蘇利用電解法將 CO2 轉(zhuǎn)化為 CH4 的原理如圖所示。下列說法正確的是（ ）A電解過程中，H+由 a 極區(qū)向 b 極區(qū)遷移B電極 b 上反應(yīng)為CO2 + 8HCO38e= CH4 + 8CO32+ 2H2OC電解過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D電解時(shí) Na2SO4 溶液濃度保持不變 特定離子交換膜222021 河北K-O2 電池結(jié)構(gòu)如圖，a 和 b 為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，V下列說法錯(cuò)誤的是（ ）O2a 隔

7、 b膜KO2有機(jī)電解質(zhì) 1 有機(jī)電解質(zhì) 2A隔膜允許 K+通過，不允許 O2 通過B放電時(shí)，電流由 b 電極沿導(dǎo)線流向 a 電極；充電時(shí)，b 電極為陽極C產(chǎn)生 1Ah 電量時(shí)，生成 KO2 的質(zhì)量與消耗 O2 的質(zhì)量比值約為 2.22D用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗 3.9g 鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗 0.9g 水232020 全國一種高性能的堿性硼化釩(VB2)空氣電池如下圖所示，其中在 VB2 電極發(fā)生反應(yīng)：VB2 + 16OH11e= VO43+ 2B(OH)4+ 4H2O，該電池工作時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）A負(fù)載通過 0.04 mol 電子時(shí)，有 0.224 L(標(biāo)況)O2 參與反應(yīng)B正

8、極區(qū)溶液的 pH 降低、負(fù)極區(qū)溶液的 pH 升高C電池總反應(yīng)為4VB2 + 11O2 +20OH+ 6H2O =8B(OH)4+ 4VO43D電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VB2 電極、KOH 溶液回到復(fù)合碳電極4 雙極膜說明雙極膜是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成。雙極膜內(nèi)層為水層，工作時(shí)水層中的 H2O 解離成 H+和 OH，并分別通過離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。302021 全國乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成，圖中的雙極膜中間層中的 H2O 解離為 H+和 OH，并在直流電場作用下分別向兩級(jí)遷移。下列說法中正確的是（ ）AKBr 在上述電化學(xué)合成過程中只起電解

9、質(zhì)的作用B陽極上的反應(yīng)式為： + 2H+ + 2e + 2H2OC制得 2 mol 乙醛酸，理論上外電路中遷移了 1mol 電子D雙極膜中間層中的 H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移312021 八省聯(lián)考-重慶雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成。雙極膜內(nèi)層為水層，工作時(shí)水層中的 H2O 解離成 H+和 OH，并分別通過離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。如圖為 NaBr 溶液的電滲析裝置示意圖。下列說法正確的是（ ）A出口 2 的產(chǎn)物為 HBr 溶液 B出口 5 的產(chǎn)物為硫酸溶液CBr可從鹽室最終進(jìn)入陽極液中 D陰極電極反應(yīng)式為 2H+ + 2e= H25 細(xì)胞膜、生物膜

10、、固體電解質(zhì)膜35一種雙電子介體電化學(xué)生物傳感器，用于檢測水體急性生物毒性，其工作原理如圖。下列說法正確的是（ ）A圖中所示電極為陽極，其電極反應(yīng)式為K4Fe(CN)6e=K3Fe(CN)6B甲萘醌在陰極發(fā)生氧化反應(yīng)C工作時(shí) K+向圖中所示電極移動(dòng)DNAD(P)H 轉(zhuǎn)化為 NAD(P)+的過程失去電子36一種由石墨電極制成的海底燃料電池的裝置如圖所示。下列說法正確的是（ ）A向 b 極遷移的是 H+B大塊沉積物中的鐵均顯+2 價(jià)Cb 極上 FeS2 轉(zhuǎn)化為 S 的電極反應(yīng)式為 FeS22e= Fe2+ 2SD微生物作用下 S 循環(huán)(歧化)生成的 n(SO24 )和 n(HS)之比為 1:5 雙

11、膜裝置392021 天津如下所示電解裝置中，通電后石墨電極上有 O2 生成，F(xiàn)e2O3 逐漸溶解。下列判斷錯(cuò)誤的是（ ）Aa 是電源的負(fù)極B通電一段時(shí)間后，向石墨電極附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C隨著電解的進(jìn)行，CuCl2 溶液濃度變大D當(dāng) 0.01mol Fe2O3 完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體 336 mL (折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)6402021 廣東鈷（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是（ ）A工作時(shí)，I 室和室溶液的 pH 均增大B生成 1 mol Co，I 室溶液質(zhì)量理論上減少 16 gC移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生

12、的反應(yīng)不變電解D電解總反應(yīng)：2Co2+ + 2H2O 2Co + O2+ 4H+ 多膜裝置47利用電解法制備 Ca(H2PO4)2 并得到副產(chǎn)物 NaOH 和 Cl2。下列說法正確的是（ ）AC 膜可以為質(zhì)子交換膜B陰極室的電極反應(yīng)式為 2H2O4e= O2+ 4H+C可用鐵電極替換陰極的石墨電極D每轉(zhuǎn)移 2 mol e，陽極室溶液質(zhì)量減少 71 g48四室式電滲析法制備鹽酸和 NaOH 的裝置如圖所示。a、b、c 為陰、陽離子交換膜。已知：陰離子交換膜只允許陰離子透過，陽離子交換膜只允許陽離子透過。下列敘述正確的是（ ）Ab、c 分別依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜B通電后室中的 Cl透過

13、c 遷移至陽極區(qū)C、四室中的溶液的 pH 均升高電解D電池總反應(yīng)為 4NaCl + 6H2O =4NaOH + 4HCl + 2H2+ O27 過濾膜52普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì)，利用下面的雙膜(一個(gè)是陰離子交換膜，另一個(gè)是過濾膜)電解裝置可制備高純度的 Cu。下列有關(guān)敘述正確的是（ ）A電極 a 為粗銅，電極 b 為純銅B當(dāng)電路中通過 1 mol 電子時(shí)，可生成 32 g 純銅C乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽離子進(jìn)入陰極區(qū)D甲膜為過濾膜，可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū) 膜電極說明膜電極在其結(jié)構(gòu)上配備有膜組合的電極532021 遼寧利用 (Q)與 電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離

14、CO2 的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯(cuò)誤的是（ ）Aa 為電源負(fù)極 B溶液中 Q 的物質(zhì)的量保持不變CCO2 在 M 極被還原 D分離出的 CO2 從出口 2 排出54科學(xué)家研發(fā)出一種新型水溶液鋰電池，采用復(fù)合膜包裹的金屬鋰作負(fù)極，錳酸鋰(LiMn2O4)作正極，以 0.5 mol·L1 Li2SO4 水溶液作電解質(zhì)溶液。電池充、放電時(shí)，LiMn2O4 與 Li2Mn2O4可以相互轉(zhuǎn)化。下列有關(guān)該電池的說法正確的是（ ）A該電池放電時(shí)，溶液中的 SO42向電極 b 移動(dòng)B該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Li + 2H2O=2LiOH + H2C電池充電時(shí)，

15、外加直流電源的正極與電極 a 相連D電池充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為 Li2Mn2O4e= LiMn2O4 + Li+8膜綜合練習(xí)57 氫碘酸也可以用“電解法”制備，裝置如圖所示。其中雙極膜(BPM)是陰、陽復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽膜復(fù)合層間的 H2O 解離成 H+和 OH；A、B 為離子交換膜。 B 膜最佳應(yīng)選擇 。 陽極的電極反應(yīng)式是 。 少量的 I因濃度差通過 BPM 膜，若撤去 A 膜，其缺點(diǎn)是 。 利用電化學(xué)高級(jí)氧化技術(shù)可以在電解槽中持續(xù)產(chǎn)生·OH，使處理含苯酚(C6H5OH)廢水更加高效，裝置如下圖所示。已知 a 極主要發(fā)生的反應(yīng)是 O2 生成 H2O2，然后在電解液中產(chǎn)生·OH 并迅速與苯酚反應(yīng)。 b 極連接電源的 極(填“正”或“負(fù)”)。 a 極的電極反應(yīng)式為 。 除電極反應(yīng)外，電解液中主要發(fā)生的反應(yīng)方程式有 。582020·江蘇HCOOH 燃料電池。研究 HCOOH 燃料電池性能的裝置如圖所示，兩電極區(qū)間用允許 K+、H+通過的半透膜隔開。 電池負(fù)極電極反應(yīng)式為_；放電過程中需補(bǔ)充的物質(zhì) A 為_(填化學(xué)式)。 如圖所示的 HCOOH 燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH 與 O2 的反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其反應(yīng)的離子方程式為_。9高三化學(xué)小專題(02 期)電化學(xué)“膜”的應(yīng)用參考答案1 2 3 4