2022年高考化學(xué)復(fù)習(xí)題《電化學(xué)裝置中“膜”的應(yīng)用》

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⑴

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)。⑵

能選擇性通過(guò)離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。例如：①

用如圖裝置演示氯堿工業(yè)，電解飽和食鹽水制取

NaOH、H

和

Cl

，此裝置是有缺陷的。22〖缺陷

1〗Cl

和

H

混合而引起爆炸；22〖缺陷

2〗Cl2

與

NaOH反應(yīng)生成

NaClO，影響

NaOH的產(chǎn)量。②

改用下圖裝置電解飽和食鹽水，使用了陽(yáng)離子交換膜，杜絕了以上缺陷。陽(yáng)離子交換膜的作用有：a．平衡電荷，形成閉合回路；b．防止

Cl

和

H

混合而引起爆炸；22c．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⑴

陽(yáng)離子交換膜〖說(shuō)明〗陽(yáng)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(guò)1．〖2021湖北〗Na

Cr

O

的酸性水溶液隨著

H+濃度的增大會(huì)轉(zhuǎn)化為

CrO

。電解法制備

CrO32273的原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．電解時(shí)只允許

H通過(guò)離子交換膜B．生成

O

和

H

的質(zhì)量比為

8:122C．電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液

OH的濃度增大D．CrO

的生成反應(yīng)為：Cr

O

2－

+2H+==2CrO

+H

O327322．〖2021八省聯(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(shuō)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(yáng)離子交換膜D．充電時(shí)，電子從

Mg電極流出2⑵

陰離子交換膜〖說(shuō)明〗陰離子→移向電解池的陽(yáng)極或原電池的負(fù)極，陽(yáng)離子和氣體不能通過(guò)9．〖2016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+nO

+2nH

O==4M(OH)

。22n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(shuō)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C．M–空氣電池放電過(guò)程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO

+2nH

O+4ne–==4M(OH)n22D．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(yáng)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

Na

FeO

的裝置如圖所示。24下列推斷合理的是（）A．Fe電極是陽(yáng)極，電極反應(yīng)式Fe+4H

O－6e－==FeO

2－+8H+24B．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

FeO42－D．電解時(shí)陽(yáng)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)⑶

質(zhì)子交換膜〖說(shuō)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(guò)，不允許其他陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)14．〖2020山東〗采用惰性電極，以去離子水和氧氣為原料通過(guò)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(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．陽(yáng)極反應(yīng)為

2H

O－4e－==O

↑

+4H+22B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的

pH未變C．電解過(guò)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

O

與

b極反應(yīng)的

O

等量22315．〖2021八省聯(lián)考-江蘇〗利用電解法將

CO

轉(zhuǎn)化為

CH

的原理如圖所示。24下列說(shuō)法正確的是（）A．電解過(guò)程中，H+由

a極區(qū)向

b極區(qū)遷移B．電極

b上反應(yīng)為CO

+8HCO

－－8e－==

CH

+8CO

2－+2H

O23432C．電解過(guò)程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．電解時(shí)

Na

SO

溶液濃度保持不變24⑷

特定離子交換膜22．〖2021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(shuō)法錯(cuò)誤的是（）O2隔膜baKO2有機(jī)電解質(zhì)

1

有機(jī)電解質(zhì)

2A．隔膜允許

K+通過(guò)，不允許

O2

通過(guò)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(yáng)極C．產(chǎn)生

1Ah電量時(shí)，生成

KO

的質(zhì)量與消耗

O

的質(zhì)量比值約為

2.2222D．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23．〖2020全國(guó)Ⅲ〗一種高性能的堿性硼化釩(VB

)—空氣電池如下圖所示，其中在

VB

電極發(fā)22生反應(yīng)：VB

+16OH－－11e－==

VO

3－+2B(OH)

－+4H

O，2442該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．負(fù)載通過(guò)

0.04mol電子時(shí)，有

0.224L(標(biāo)況)O2

參與反應(yīng)B．正極區(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4VB

+11O

+20OH－+6H

O==8B(OH)

－+4VO

3－22244D．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4⑸

雙極膜〖說(shuō)明〗雙極膜是由陽(yáng)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

H

O解離成

H

和+OH－，并分別通過(guò)離子交換膜向兩側(cè)發(fā)生遷移。230．〖2021全國(guó)Ⅲ〗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(chǎng)作用下分別向兩級(jí)遷移。下列說(shuō)法中正確的是（）A．KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用B．陽(yáng)極上的反應(yīng)式為：

+2H+

+2e－+2H2OC．制得

2mol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(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移31．〖2021八省聯(lián)考-重慶〗雙極膜在電滲析中應(yīng)用廣泛，它是由陽(yáng)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

H

O解離成

H

和+OH－，并分別通過(guò)離子交2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(shuō)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D．陰極電極反應(yīng)式為

2H++2e－==

H2↑C．Br－可從鹽室最終進(jìn)入陽(yáng)極液中5⑹

細(xì)胞膜、生物膜、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(cè)水體急性生物毒性，其工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖中所示電極為陽(yáng)極，其電極反應(yīng)式為K

Fe(CN)

－e－==K

Fe(CN)4636B．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)D．NAD(P)H轉(zhuǎn)化為

NAD(P)+的過(guò)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(shuō)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)C．b極上

FeS2

轉(zhuǎn)化為

S的電極反應(yīng)式為

FeS2－2e－==

Fe2++2SD．微生物作用下

S循環(huán)(歧化)生成的

n(SO2－4

)和

n(HS－)之比為

1:5⑺

雙膜裝置39．〖2021天津〗如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有

O

生成，F(xiàn)e

O

逐漸溶解。223下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ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)

0.01molFe

O

完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體

336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)23640．〖2021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(shuō)法正確的是（）A．工作時(shí)，I室和Ⅱ室溶液的

pH均增大B．生成

1molCo，I室溶液質(zhì)量理論上減少

16gC．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變電解D．電解總反應(yīng)：2Co2+

+2H2O2Co+O2↑+

4H+⑻

多膜裝置47．利用電解法制備

Ca(H

PO

)

并得到副產(chǎn)物

NaOH和

Cl

。下列說(shuō)法正確的是（）24

22A．C膜可以為質(zhì)子交換膜B．陰極室的電極反應(yīng)式為

2H

O－4e－==O

↑+4H+22C．可用鐵電極替換陰極的石墨電極D．每轉(zhuǎn)移

2mole－，陽(yáng)極室溶液質(zhì)量減少

71g48．四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(yáng)離子交換膜。已知：陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò)。下列敘述正確的是（）A．b、c分別依次為陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜B．通電后Ⅲ室中的

Cl－透過(guò)

c遷移至陽(yáng)極區(qū)C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的

pH均升高電解D．電池總反應(yīng)為

4NaCl+6H

O

=====

4NaOH+4HCl+2H

↑+O

↑2227⑼

過(guò)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(guò)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(guò)

1mol電子時(shí)，可生成

32g純銅C．乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽(yáng)離子進(jìn)入陰極區(qū)D．甲膜為過(guò)濾膜，可阻止陽(yáng)極泥及漂浮物雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)⑽

膜電極〖說(shuō)明〗膜電極—在其結(jié)構(gòu)上配備有膜組合的電極53．〖2021遼寧〗利用

(Q)與電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離

CO2

的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過(guò)膜電極，溶液不能通過(guò)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．a(chǎn)為電源負(fù)極B．溶液中

Q的物質(zhì)的量保持不變D．分離出的

CO2

從出口

2排出C．CO2

在

M極被還原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(LiMn

O

)作24正極，以

0.5mol·L－1Li

SO

水溶液作電解質(zhì)溶液。電池充、放電時(shí)，LiMn

O

與

Li

Mn

O4242422可以相互轉(zhuǎn)化。下列有關(guān)該電池的說(shuō)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+2H

O==2LiOH

+H

↑22C．電池充電時(shí)，外加直流電源的正極與電極

a相連D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

Li

Mn

O

－e－==

LiMn

O

+Li+224248⑾膜綜合練習(xí)57．⑴

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(yáng)復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)合層間的

H2O解離成

H+和

OH－；A、B為離子交換膜。①

B膜最佳應(yīng)選擇。②

陽(yáng)極的電極反應(yīng)式是。③

少量的

I－因濃度差通過(guò)

BPM膜，若撤去

A膜，其缺點(diǎn)是⑵

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(C

H

OH)廢水更加。65高效，裝置如下圖所示。已知

a極主要發(fā)生的反應(yīng)是

O

生成

H

O

，然后在電解液中產(chǎn)生2