電化學中的交換膜-2024年高考化學考點含答案

微專題電化學中的交換膜--2024年高

考化學考點

微專題電化學中的交換膜

J考情分析）

題目」（加23?仝國?統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原時,采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析

氫反應來提高多碳產(chǎn)物（乙烯、乙醇等）的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

質

子

IrO-Ti交Cu

KC1、

換電極

電極H3PO4溶液

膜

C2H4,C2H50H

風能

A.析氫反應發(fā)生在母O,—"電極上

B.CT從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極

+

C.陰極發(fā)生的反應有：2CO2+12H+12e-=aH^H.,0

D.每轉移Imol電子，陽極生成11.2L氣體（標準狀況）

題目2（|（）23.北京.統(tǒng)考高考真題）回收利用工業(yè)廢氣中的。O?和S。?，實驗原理示意圖如下。

含CO.卬SalK(),

SO

NaHC(),*

Na.SO,.：；

pH8

下列說法不正確的是

A.廢氣中SO?排放到大氣中會形成酸雨

B.裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于HCO?的電離程度

C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的以2和SO?

電解

D.裝置b中的總反應為Sd^+CO.+HiO---HCOOH+SO7

1__

）方法技巧）

1.解答步驟

第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。

第二步，寫出電極反應式。判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化,根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。

第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應，或避免產(chǎn)物

因發(fā)生反應而造成危險。

2.髙子交換膜類型的判斷方法

依據(jù)電解質溶液呈電中性的原理，判斷膜的類型，判斷時首先要寫出陰、陽兩極上的電極反應,依據(jù)電極反應

式確定該電極附近哪種離子剩余;依據(jù)該電極附近電解質溶液滿足電荷守恒原則，判斷岀離子移動的方向、進

而確定離子交換膜的類型。

1一二一]

查漏補缺

1.離子交換膜的功能

使離子選擇性定向遷移（目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷）。

2.髙子交換膜在電化學中的作用

（1）隔離某些物質防止發(fā)生反應。

（2）用于物質的制備。

（3）物質分離、提純等。

3.離子交換膜的類型

離子交換膜是由高分子特殊材料制成。離子交換膜分四類：

①陽離子交換膜，筒稱陽膜,只允許陽離子通過，即允許H+和其他陽離子通過,不允許陰離子通過。

②明離子交換膜，筒稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。

③質子交換膜,只允許H+通過,不允許其他陽離子和陰離子通過。

④雙極膜，由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。該膜特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復合層

間的歷。解離成和OH并分別通過陰膜和陽膜，作為H+和OH-的離子源。

4.應用原理

（1）陽（陰）離子交換膜有很多微孔，孔道上有許多帶負（正）電荷的基團，陽（陰）離子可以自由通過孔道，而陰

（陽）離子移動到孔道處,受到孔道帶負（正）電荷基團的排斥而不能進入孔道中，因而不能通過交換膜。

質子交換膜是陽離子交換膜的特例，僅允許質子（H+）通過,其他離子不能通過。

（2）交換膜隔離兩種電解質溶液，避免負極材料與能發(fā)生反應的電解質溶液直接接觸，能提高電流效率。在這

種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋（鹽橋需要定時替換或再生）。通過限制離子遷移,使指定離子在

溶液中定向移動形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應。

:經(jīng)典變式練

Z____J

題目1也）23.浙江..統(tǒng)考高考真題）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正

確的是

-------電源---------

電極A離子首換膜電極B

卜％I

卜；U

tI

飽和NaCl溶液％0（含少量NaOH）

A.電極厶接電源正極,發(fā)生氧化反應

B.電極B的電極反應式為：2HQ+2e-=H/+2OH-

C.應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的AfaOH溶液

D.改進設計中通過提高電極5上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗

題目。（2022.全國.高考真題）一種水性電解液赤-防心離子選擇雙隔膜電池如圖所示（KOH溶液中,

Zn2+以Zn（OH）t存在）。電池放電時，下列敘述錯誤的是

MnO,電極離子選擇隔膜Zn電極

丄

IIIIII

A.n區(qū)的K+通過隔膜向ni區(qū)遷移

B.i區(qū)的sor通過隔膜向n區(qū)遷移

+2+

C.MnO2電極反應：MnO2+2e~+4H^Mn+2H2O

+2+

D.電池總反應：Zn+4OH-+MnO2+4H^Zn（OH）r+Mn+2H2O

題目叵@022?山東高考真題）設計如圖裝置回收金屬鉆。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽

生成,將廢舊鋰離子電池的正極材料〃OoC>2（s）轉化為Co2+，工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶

液轉移至甲室。已知電極材料均為石墨材質，右側裝置為原電池。下列說法正確的是

溶液溶液溶液

A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸

+2+

C.乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e=Li+Co+4OH-

D.若甲室+減少200mg，乙室Go"增加300mg，則此時已進行過溶液轉移

［基礎練）

題目匕：（加22.訶北?高考真題）科學家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學裝置，工作原理

示意圖如圖。

*||?＜、：I

」.L.f.

下列說法正確的是

A.電極b為陽極

B.隔膜為陰離子交換膜

C.生成氣體M■與N的物質的量之比為2：1

催化劑

D.反應器/中反應的離子方程式為4We（CN）6]3-+4O/T—4[Fe（CN）6『-+O2T+2HQ

A

題目2（2023?全國?高三統(tǒng)考專題練習）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法

不正確的是

A.電極厶接電源正極,發(fā)生氧化反應

B.電極B的電極反應式為：2印0+26-=日弁+20H一

C.應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的MtOH溶液

D.改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗

題目3（2023?北京?高三統(tǒng)考專題練習）回收利用工業(yè)廢氣中的。（7和SO?,實驗原理示意圖如下。

CO卬

NaH((：

NaSO.巾

下列說法不正確的是

A.廢氣中SO?排放到大氣中會形成酸雨

B.裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于雨無下的電離程度

C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CQ和SO?

D.裝置b中的總反應為SOi^+CO2+H2O^HCOOH+SO;"

題目4（2023?全國?高三統(tǒng)考專題練習）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是

電源或負載

多孔碳

A.放電時負極質量減小B.儲能過程中電能轉變?yōu)榛瘜W能

C.放電時右側4+通過質子交換膜移向左側D.充電總反應：Pb+SO『+2Fe3+=PbSO,+2Fe2+

題目1側23?江西上饒?校聯(lián)考週）厶?；-02電池比能最高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近

年科學來家研究了一種光照充電〃-電池（如圖所示）。光照時，光催化電極產(chǎn)生電子（e-）和空穴仇+

），驅動陰極反應（厶/+e-=和陽極反應"2。2+2%+=2"++。2）對電池進行充電，下列敘述錯誤的是

光

催

金

化

周

電

鐸

極

離r交換膜

A.放電時，電池的總反應2。+。2=LiQi

B.充電時:￡廣從鋰電極穿過離子交換膜向光催化電極遷移

C.放電時.，每轉移2moi電子,消耗標況下的Oz體積為22.4厶

D.充電效率與光照產(chǎn)生的電子和空穴量有關

題目6（2023?重慶渝中?重慶巴蜀中學校考模擬預測）電有機合成相對于傳統(tǒng)有機合成具有顯著優(yōu)勢，利用

如圖M示裝置實現(xiàn)電催化合成吠喃二甲酸。下列說法錯誤的是

電源

A.催化電極能降低電極反應的活化能

B.lmolN產(chǎn)在催化電極a放電可得到26g映喃二甲酸

C,陰極反應為H°^G^-N°2+6葭+6//+=H°lCD^NH2+2HQ

D.電路中每轉移ImoZe1陽極區(qū)與陰極區(qū)質量變化的差為1g

題目［（機）23?陜西西安統(tǒng)考模）高電壓水系鋅一有機混合液流電池的裝置如圖所示。下列說法錯誤的

是

堿

性；

電Zn(OH)

解A：

質

：▼

Zn

FQ

A.放電時，負極反應式為Zn-2e-+4O/T=ZH（OH）『

B.充電時，電路中轉移27noM，中性電解質NaCl的物質的量增多2mol

C.放電時，ImoZFQ轉化為尸QH?轉移2moi電子

D.充電時，m接外接電源的負極接外接電源的正極

題目8（2023?遼寧沈陽?東北育才學校?？寄M預測）?種氯離子介導的電化學合成方法，能將乙烯高效清

潔、選擇性地轉化為環(huán)氧乙烷，電化學反應的具體過程如圖所示。在電解結束后，將陰、陽極電解液輸出混

合，便可反應生成環(huán)氧乙烷。下列說法錯誤的是

0

H,C=CH,OH/\

Cl—>C12—*HC1O-------------CH2CH2OHH2C—CH2

Ici

Cl

I-------電源I---1

陰離子交換膜

A.M電極與電源負極相連

O

/\

B.陰極生成標況下22.4L氣體，最終可制得2moiH2C—CH2

C.工作過程中陰極附近pH增大

D.在電解液混合過程中會發(fā)生反應：HCI+KOH=KCI4-H.2O

題目9（2023春?山東煙臺?高三統(tǒng)考期中）據(jù)2022年1月統(tǒng)計，我國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量突破3億千瓦，

連續(xù)七年穩(wěn)居全球首位。已知四甲基氫氧化核常用作電子工業(yè)清洗劑，以四甲基氯化鉞

UCH^,tNCl］為原料，采用電滲析法合成［（Ca）JVOH,M=91g-moL］,工作原理如圖。下列說法錯誤的

是

太陽光赤a

N型半導體

P型半導體

電極

光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置

（CH-RNCl稀溶液NaCI濃溶液

A.光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置中N型半導體為負極，P型半導體為正極

B.c為陽離子交換膜，d、e均為陰離子交換膜

C.a電極反應式為2（網(wǎng)）小T+2HQ+2e-=^CH^,NOH+H2T

D.制備182g四甲基氫氧化鍍，兩極共產(chǎn)生33.6L氣體（標準狀況）

題目1。（2023春?山東煙臺?高三統(tǒng)考期中）電催化NO合成氨技術憑借其低能耗、綠色環(huán)保等優(yōu)勢成為化工

行業(yè)關注的熱點。某科研團隊設計的加一NO電池裝置及在不同電壓下N4的單位時間產(chǎn)量如下圖所

示，已知:①雙極膜中電離岀的H+和。獷在電場作用下可以向兩極遷移:②法拉第效率=

實際生成物的量10

fBz下列說法錯誤的是

理論生成物的量°

雙極膜

A.雙極膜中的OF移向X極

B.y極電極反應式為NO+5H++5e-=N，,+”2。

C.當外電路通過ImoQ時，雙極膜中有l(wèi)molH2O發(fā)生解離

D.0.5V電壓下連續(xù)放電10小時，外電路通過3.8x10-5。亡,法拉第效率為93.5%

丿提升蘇）

題目1（加23?山東?統(tǒng)考高考真題）利用熱再生氨電池可實現(xiàn)CuSO,電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖

所示，甲、乙兩室均預加相同的OzSO,電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的

是

8

NH,

A.甲室Ou電極為正極B.隔膜為陽離子膜

2+

C.電池總反應為：。?++4N%=[C?（A7f3）4]D.N%擴散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響

題目2（2023?全國?高三統(tǒng)考專題練習）電解質濃度不同形成的濃差電池,稱為離子濃差電池。以濃差電池

為電源，以石墨為也極將NH,轉化為髙純」的裝置如圖所示。卜列說法正確的是

A.。葭⑴的電勢低于。z（2）的電勢

B.。⑴極電極反應式為2叫一66-+608-=必+6%。

C.工作時，左池SO『從左側經(jīng)膜I移向右側，右池O/T從左側經(jīng)膜II移向右側

D.當濃差電池停止放電時,理論上可得到22.4厶標準狀況下的甩（忽略溶液體積變化）

題目3（2023?北京西城?北師大實驗中學?？既＃┕怆娀瘜W裝置可以將以2還原為有機物，實現(xiàn)碳資源的

再生利用。圖1是光電化學法實現(xiàn)CO?轉化的BiVO^NaCl{aq）\Cu電解裝置示意圖。在不同電壓條件下

進行光照電解實驗,不同有機產(chǎn)物的法拉第效率（RE）如圖2所示。

圖1光電化學法轉化裝置示意圖圖2有機產(chǎn)物的法拉第效率隨電壓變化圖

資料：i.還原性：HCOOH>CH>O>CHQH>C,H:>OH

ii.法拉第效率（FE）的定義：FE（X）="（生成X的電子）/n（通過電極的電子）x100%

iii.選擇性（S）的定義：S（X）=n（生成X的COJ/就發(fā)生反應的CO2）x100%

以下說法不正確的是

+

A.陽極電極反應式為：2H,O-4e-=4H+O2?

+

B.使用BiVO^電極可以節(jié)約電能，為陰極CO2的轉化提供H

C.由圖2通過計算可知：電解電壓為0.9V時，S（CHQ）?85%

D.以上實驗表明:通過改變電壓可以選擇性地獲得不同還原產(chǎn)物

題目4（2023春?河北石家莊?高三校聯(lián)考階段練習）我國科學家設計了一種利用廢水中的。Q廠將苯酚氧

化為8?和HQ的原電池一電解池組合裝置（如圖）,實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保二位一體。已知:羥基自由基（?

OH）的氧化性僅次于氟氣。下列說法正確的是

質

子

石墨烯

交

復合導電

換

凝膠顆粒

膜

14L

—

—

風高濃度含

溶

苯酚廢水

A.電子轉移方冋：c電極T導線->b電極

B.d電極的電極反應為氏。+葭=?OH+H+

C.右側裝置中，c、d兩電極產(chǎn)生氣體的體積比（相同條件下）為7:3

D.若a電極上有參與反應，理論上Na。溶液中有67nozcT通過陰離子膜進入a電極區(qū)溶液

5（|023?陜西咸陽?統(tǒng)考三整）最近科學家研發(fā)了“全氫電池”,工作原理如圖所示。下列說法正確的是

--------?----------------

A.吸附層a發(fā)生的電極反應為：H2-2e-+2OH-^2H,O

B.MzCZO」的作用是傳導離子并參與電極反應

c.電解質溶液中岫+向左移動，aoi向右移動

D.全氫電池的總反應為：2H2+O2=2H.O

題目T：（2023?浙江?校聯(lián)考模擬預測）直接見。廠凡O?燃料電池是一種新型化學電源，其工作原理如圖所

示。電池放電時，下列說法不正確的是

陽離子交換膜（只允許K+通過）

A.電池工作時，電極/電勢低

B.電極n的反應式為：國5+2-+2H+=2區(qū)。

C.電池總反應為：2m02=。21+2H2。

D.當電路中轉移O.lmol電子時，通過陽離子交換膜的K+為3.9g

題目7（2023秋?福建龍巖?高三校聯(lián)考期末）某溫度下，應用電化學原理處理廢舊塑料PET

OO

下列說法錯誤的是

+HCOCTKOH

A.轉移1mol電子產(chǎn)生0.5molH.,

B.隔膜為陽離子交換膜

C.陽極反應：HOCH.,CH>OH-(5e-+8OH-=2HCOO'+(5H2O

oo

o—c——C—O'

D.\=/為PET水解產(chǎn)物

題目⑥（忸23?重慶校聯(lián)考三電）科學家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質電池。電池示意圖如圖，電極

為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提

供了一種新途徑。下列說法錯誤的是

11

雙極隔膜

A.充電時，陰極反應為Zn(OH)丁+2e-=Zn+4OH-

B.放電時，生成ImoZ/ZCOOH,轉移電子數(shù)為2外個

C.充電時，電池總反應為2Zn(OH)『=2Zn+QT+dOTT+2HQ

D.放電時，正極溶液中H+濃度升高

題目140234圓高:.專題練習)按照要求回答下列問題：

(1)用M10H溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的MX2SQ3溶液進行電解，可循環(huán)再生NaOH，同時得到H2

SO」，其原理如圖所示(電極材料均為石墨)。

AN町SOj溶液

:

尸:1-

B-:：-C

:

:L穩(wěn)堿酸

:

:

韓NaOH溶液上三

1r

陽離子交換膜陰離子交換膜

①圖中厶口產(chǎn)生的氣體為^,3口流出的物質是。

②b電極表面發(fā)生的電極反應式為______。

(2)Cb是磁性合金的重要材料，也是贏星豪的重要組成元素。工業(yè)上可用如圖裝置制取單質G。并獲得副

產(chǎn)品鹽酸(A、B均為離子交換膜)。

~r^亜

Co

H2so4(aq)HCI(aq)CoCl2(aq)

陽極室產(chǎn)品室陰極室

①厶為(填“陽”或“陰”)離子交換膜。

②該電解池的總反應離子方程式為。

12

③若產(chǎn)品室中陰極質量增加11.8g,則產(chǎn)品室增加的HCI的物質的量為

微專題電化學中的交換膜

j考情分析）

題目」（加23?仝國?統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原CQ時,采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析

氫反應來提高多碳產(chǎn)物（乙烯、乙醇等）的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

質

子

IrO-Ti交Cu

KC1、

換電極

電極H3P0,溶液

膜

C2H4,C2H50H

風能

A.析氫反應發(fā)生在母O,—"電極上

B.CT從?！姌O遷移到小。工一"電極

+

C.陰極發(fā)生的反應有：2CO2+12H+12e-=aH^H.,0

D.每轉移Imol電子，陽極生成11.2L氣體（標準狀況）

【答案】。

【解析】由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的母。,一介電極為電解池的陽極，水在陽極失去

電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2旦0—4屋=021+4?+,銅電極為陰極，酸性條件下

二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成乙烯、乙醇等，電極反應式為2co?+12H++12e-=C2Ht+4H2

+-

O、2CO2+12H+12e=C2H：,OH+3兄。，電解池工作時，氫離子通過質子交換膜由陽極室進入陰極室。

A.析氫反應為還原反應，應在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，故4錯誤；

B.離子交換膜為質子交換膜，只允許氫離子通過，CT不能通過，故B錯誤；

C.由分析可知，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成乙烯、乙醇等，電

1

極反應式有2co2+12日++126-=&耳+4%0,故C正確；

D.水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2印0—46-=0弁+4"+,每轉移

Imol電子，生成0.25nwZO2,在標況下體積為5.6厶，故。錯誤：

答案選C。

題目2(2023?北京?統(tǒng)考高考真題)回收利用工業(yè)廢氣中的。O?和SO?,實驗原理示意圖如下。

_______□_co.

含CO.卬NaHCO*I-I」，「v

so.的愎'I[溶液]I——'?---------?—??—

'NancoTftTn■BA°

Na：SO.濟液■.■

M

SO■|H((M)H

離廣々換型裝置b

下列說法不正確的是

A.廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨

B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO5的水解程度大于的電離程度

C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的C5和$。2

D.裝置b中的總反應為SOT+C5+凡。也維H8OH+SO『

【答案】。

【解析】A.SO-2是酸性氧化物，廢氣中SO2排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故厶正確；

B.裝置a中溶液的溶質為NaHCO：，,溶液顯微性，說明HCO]的水解程度大于電離程度，故B正確；

C.裝置a中NaHCO.溶液的作用是吸收SO?氣體，或力與Na/ZC。：,溶液不反應，不能吸收CC*故。錯

、口

沃：

電.單

D.由電解池陰極和陽極反應式可知，裝置b中總反應為Sdi+CO.+HO----HCOOH+SC^,故。正

確：

選。。

份法技的

1.解答步驟

第一步，分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜、質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。

第二步,寫出電極反應式。判斷交換膜兩側離子變化,推斷電荷變化,根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。

第三步，分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應，或避免產(chǎn)物

因發(fā)生反應而造成危險。

2.離子交換膜類型的判斷方法

依據(jù)電解質溶液呈電中性的原理，判斷膜的類型,判斷時首先要寫出陰、陽兩極上的電極反應,依據(jù)電極反應

式確定該電極附近哪種離子剩余;依據(jù)該電極附近電解質溶液滿足電荷守恒原則，判斷出離子移動的方向、進

而確定離子交換膜的類型。

，查漏補缺）

1.離子交換膜的功能

使離子選擇性定向遷移（目的是平衡整個溶液的離子濃度或電荷）。

2.離子交換膜在電化學中的作用

（1）隔離某些物質防止發(fā)生反應。

（2）用于物質的制備。

（3）物質分離、提純等。

3.離子交換膜的類型

離子交換膜是由高分子特殊材料制成。離子交換膜分四類：

①陽離子交換膜，倚稱陽膜，只允許陽離子通過，即允許H+和其他陽離子通過,不允許陰離子通過。

②明離子交換膜，筒稱陰膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。

⑧質子交換膜，只允許H+通過,不允許其他陽離子和陰離子通過。

④雙極膜，由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜。該膜特點是在直流電的作用下，陰、陽膜復合層

間的H..O解離成H+和OFT并分別通過陰膜和陽膜，作為H*和O/T的離子源。

4.應用原理

（1）陽（陰）離子交換膜有很多微孔，孔道上有許多帶負（正）電荷的基團，陽（陰）離子可以自由通過孔道，而陰

（陽）離子移動到孔道處,受到孔道帶負（正）電荷基團的排斥而不能進入孔道中，因而不能通過交換膜。

質子交換膜是陽離子交換膜的特例，僅允許質子（H+）通過,其他離子不能通過。

（2）交換膜隔離兩種電解質溶液，避免負極材料與能發(fā)生反應的電解質溶液直接接觸，能提高電流效率。在這

種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋（鹽橋需要定時替換或再生）。通過限制離子遷移,使指定離子在

溶液中定向移動形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應。

J經(jīng)典變式練

題目」（加23?浙江?統(tǒng)考高考真題）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法不正

飽和NaCl溶液%0（含少量NaOH）

A.電極厶接電源正極,發(fā)生氧化反應

B.電極B的電極反應式為：2其0+26-=凡［+20H-

C.應選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的AfaQH溶液

D.改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗

【答案】B

【解析】4.電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極厶接電源正極，發(fā)

生氧化反應，故/正確；

B.電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應式為：2HQ+4e-+C>2=4OH-,故口錯誤；

C.右室生成氫氧根，應選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進入到右邊，在右室獲得濃度較高的MtOH溶

液，故。正確；

。.改進設計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能

耗，故。正確。

綜上所述，答案為B。

題目巨；(2022.全國.高考真題)一種水性電解液Z九一朋ho?離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，

2n2+以Zn(OH)T存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是

MnO,電極離子選擇隔膜Zn電極

占/\J

H2so4溶液K2s0,溶液KOH溶液

1IIIII

A.H區(qū)的K+通過隔膜向DI區(qū)遷移

B.I區(qū)的so『通過隔膜向n區(qū)遷移

+2+

C.MnO2電極反應：MnO2+2e~+4H=Mn+2H2O

2+

D.電池總反應：Zn+4。獷+跖。2+4才=Zn(OH)r+Mn+2H2O

【答案】A

【解析】根據(jù)圖示的電池結構和題目所給信息可知，川區(qū)Zn為電池的負極，電極反應為Zn-2e-+4OH-=

12+2+

Zn(OH)r,I區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應為A</hO,+2e-+4H=Mn+2H2O;電池在工作過程中，由

于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因

此可以得到I區(qū)消耗打+,生成跖？+,||區(qū)的K+向?區(qū)移動或?區(qū)的SO7向II區(qū)移動，川區(qū)消耗O/T,生

成赤區(qū)的SO〉向川區(qū)移動或川區(qū)的K+向II區(qū)移動。據(jù)此分析答題。

A.根據(jù)分析，II區(qū)的K+只能向I區(qū)移動，4錯誤；

B.根據(jù)分析，I區(qū)的SC本向II區(qū)移動，3正確；

+2+

C.4譏5電極的電極反應式為MnO-,+2e-+4H=Mn+2H.2O,。正確；

D.電池的總反應為Zn+4OH-+MiO2+4H+=2n(OH)『+M?++2H。，D正確；

故答案選4。

題目目(卽22.山東.高考真題)設計如圖裝置回收金屬鉆。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽

生成。。2,將廢舊鋰離子電池的正極材料比0。。2(5)轉化為。。2+,工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶

液轉移至甲室。已知電極材料均為石墨材質，右側裝置為原電池。下列說法正確的是

溶液溶液溶液

A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸

+2+

C.乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+b=Li+Co+4OH-

D.若甲室減少200mg，乙室Co?+增加300mg，則此時已進行過溶液轉移

【答案】3。

【解析】A.電池工作時，甲室中細菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化為CO2氣體，同時生成H+,電極反

2+

應式為CHQOCT-8e-+2H2O=2CO2T+7冃+,/T通過陽膜進入陰極室，甲室的電極反應式為Co

+2e-=Co,因此，甲室溶液pH逐漸減小，4錯誤：

B.對于乙室，正極上LiCoO2得至U電子，被還原為。。2+,同時得到厶戸，其中的。2一與溶液中的屮結合

+2+

電極反應式為2L￡CbC>2+2e-+8H+=2Li+2Co+4H2O,負極發(fā)生的反應為CH,COO~-8e-+2H,

O=2CO-A+7H+，負極產(chǎn)生的H+通過陽膜進入正極室，但是乙室的濃度仍然是減小的，因此電池工

作一段時間后應該補充鹽酸，B正確；

++2+

C.電解質溶液為酸性，不可能大量存在OFT,乙室電極反應式為：LiCoO2+e-+iH=Li+Co+2H2O,

C錯誤；

D.若甲室Co2+減少200mg,則電子轉移物質的量為n(e-)=、2=0.0068mol:若乙室Co2+增

59g/mol

加300mg,則轉移電子的物質的量為n(e")=x1=0.0051mol,由于電子轉移的物質的量不等，

59g/mo]

說明此時已進行過溶液轉移，即將乙室部分溶液轉移至甲室，。正確；

故合理選項是BD。

題目」4022?河北?高考真周)科學家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學裝置，工作原理

示意圖如圖。

A.電極b為陽極

B.隔膜為陰離子交換膜

C.生成氣體M與N的物質的量之比為2：1

催化劑

D.反應器/中反應的離子方程式為4[Pe(CN)6：T+4OH--4[民(。附6廣+021+2Ho

△

【答案】BO

H

【解析】由圖可知，a電極為陽極，堿性條件下[Fe(CW)G]離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成

[Fe(CN).]3-離子，催化劑作用下，[Fe(aV)(F-離子與氫氧根離子反應生成[Fe(CN)°廣離子、氧氣和水，

匕電極為陰極，水分子作用下DHPS在陰極得到電子發(fā)生還原反應生成DHPS-2”和気氧根離子，催化劑

作用下，DHPS-2H與水反應生成DHPS和氫氣，氫氧根離子通過陰離子交換膜由陰極室向陽極室移動,

則M為氧氣、N為氫氣。

A.由分析可知，b電極為電解池的陰極，故厶錯誤；

B.由分析可知，氫氧根離子通過陰離子交換膜由陰極室向陽極室移動，則隔膜為陰離子交換膜，故8正

確；

C.由分析可知，“為氧氣、N為氫氣，由得失電子數(shù)目守恒可知，氧氣和氫氣的的物質的量之比為1:2,

故。錯誤：

D.由分析可知，反應器/中發(fā)生的反應為催化劑作用下，[Pe(CN)6：T離子與氫氧根離子反應生成

催化劑

3

[Fe(CN)6；T離子、氧氣和水,反應的離子方程式為4[Fe(CN)6]-+4OH---------4[Fe(CW)J-+O，T+2出

△

O,故D正確；

故選BDo

題目2(2023,全國?高三統(tǒng)考專題練習)氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進的設計可大幅度降低能耗，下列說法

不正確的是

A.電極厶接電源正極,發(fā)生氧化反應

B.電極B的電極反應式為：2HQ+2e-=

C.應選用陽離子交換膜,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液

D.改進設計中通過提高電極B上反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗

【答案】B

【解析】4.電極力是氯離子變?yōu)槁?氣，化合價升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極4接電源正極，發(fā)

生氧化反應，故厶正確；

-

B.電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應式為：2Hq+4e+O2=4O/T,故B錯誤；

C.右室生成氫氧根，應選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進入到右邊，在右室獲得濃度較高的NaOH溶

液，故。正確；

D.改進設計中增大了氧氣的量，提高了電極B處的氧化性，通過反應物的氧化性來降低電解電壓，減少能

耗，故。正確。

綜上所述，答案為

I（|。23?北京高：:統(tǒng)考專題練習）回收利用工業(yè)廢氣中的CO?和SO2,實驗原理示意圖如下。

含CO卬\aH<（）.

SO->

NalKO.

Na：SOi"

pli8

下列說法不正確的是

A.廢氣中SO?排放到大氣中會形成酸雨

B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO3的水解程度大于HCO?的電離程度

C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO?和SO?

電解

D.裝置b中的總反應為SOr+CO2+H2O---HCOOH+SO7

【答案】。

【解析】A.SO.,是酸性氧化物，廢氣中S5排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；

B.裝置a中溶液的溶質為NaHCQ”溶液顯堿性，說明的水解程度大于電離程度，故3正確;

7

C.裝置a中溶液的作用是吸收SC>2氣體，CO?與NaHCOs溶液不反應，不能吸收以2,故。錯

誤：

電解

D.由電解池陰極和陽極反應式可知，裝置b中總反應為SOr+CO2+H2O---HCOOH+SC^,故D正

確；

選。。

題目1（2023?全國?高三統(tǒng)考專題練習）某低成本儲能電池原理如下圖所示。下列說法正確的是

多孔碳

A.放電時負極質量減小B.儲能過程中電能轉變?yōu)榛瘜W能

C.放電時右側H+通過質子交換膜移向左側D.充電總反應：P6+SO『+2Re3+=PbSQj+2Fe2+

【答案】B

【解析】該儲能電池放電時，Pb為負極，失電子結合硫酸根離子生成PbSOit則多孔碳電極為正極，正極上

2+2+：i+

Re：'+得電子轉化為Fe，充電時，多孔碳電極為陽極，F(xiàn)e失電子生成Fe,PbSOt電極為陰極，PbSO,得

電子生成Pb和硫酸。

A.放電時負極上Pb失電子結合硫酸根離子生成PbSO」附著在負極上，負極質量增大，厶錯誤；

B.儲能過程中，該裝置為電解池,將