2022年高考电化学装置中“膜”复习专题

1、近几年高考中的电化学题重在考查化学知识的应用能力，题型以新型电池为主，不论是原电池还是电解池，大多数装置都含有“膜”，在不同的装置中“膜”的类型不同，其功能也不一样。一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。二离子交换膜的作用 能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。例如： 用如图装置演示氯碱工业，电解饱和食盐水制取 NaOH、H2 和 Cl2，此装置是有缺陷的。缺陷 1Cl2 和 H2 混合而引起爆炸；缺陷 2Cl2 与 NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量。 改用下图装置

2、电解饱和食盐水，使用了阳离子交换膜，杜绝了以上缺陷。阳离子交换膜的作用有：a平衡电荷，形成闭合回路；b防止 Cl2 和 H2 混合而引起爆炸；c避免 Cl2 与 NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量；d避免 Cl进入阴极区导致制得的 NaOH 不纯。1三含离子交换膜电化学装置题的解题步骤四交换膜的类型 阳离子交换膜说明阳离子移向电解池的阴极或原电池的正极，阴离子和气体不能通过12021 湖北Na2Cr2O7 的酸性水溶液随着 H+浓度的增大会转化为 CrO3。电解法制备 CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是（ ）A电解时只允许 H+通过离子交换膜B生成 O2 和 H2 的

3、质量比为 8:1C电解一段时间后阴极区溶液 OH-的浓度增大DCrO3 的生成反应为：Cr2O72 + 2H+=2CrO3 + H2O22021 八省联考-福建一种新型镁硫电池的工作原理如右图所示。下列说法正确的是（ ）A使用碱性电解质水溶液B放电时，正极反应包括3Mg2+ + MgS8 6e =4MgS2C使用的隔膜是阳离子交换膜D充电时，电子从 Mg 电极流出2 阴离子交换膜说明阴离子移向电解池的阳极或原电池的负极，阳离子和气体不能通过92016 浙江金属(M)空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为 4M + nO2

4、 + 2nH2O =4M(OH) n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是（ ）A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较 Mg、Al、Zn 三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+ + nO2 + 2nH2O + 4ne=4M(OH)nD在 Mg空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜10高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓 NaOH 溶液制备高铁酸盐 Na2FeO4 的装置如图所示。

5、下列推断合理的是（ ）AFe 电极是阳极，电极反应式Fe + 4H2O6e=FeO42+ 8H+B电解时电子流向：负极Ni 电极电解液Fe 电极正极C若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有 FeO42D电解时阳极区 pH 减小、阴极区 pH 增大，撤去隔膜，溶液混合后，与原溶液相比，pH 减小(忽略体积变化) 质子交换膜说明质子移向电解池的阴极或原电池的正极，只允许 H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过142020 山东采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（ ）A阳极反应为 2H2O4e= O2 + 4H+B

6、电解一段时间后，阳极室的 pH 未变C电解过程中，H+由 a 极区向 b 极区迁移D电解一段时间后，a 极生成的 O2 与 b 极反应的 O2 等量3152021 八省联考-江苏利用电解法将 CO2 转化为 CH4 的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）A电解过程中，H+由 a 极区向 b 极区迁移B电极 b 上反应为CO2 + 8HCO38e= CH4 + 8CO32+ 2H2OC电解过程中化学能转化为电能D电解时 Na2SO4 溶液浓度保持不变 特定离子交换膜222021 河北K-O2 电池结构如图，a 和 b 为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，V下列说法错误的是（ ）O2a 隔

7、 b膜KO2有机电解质 1 有机电解质 2A隔膜允许 K+通过，不允许 O2 通过B放电时，电流由 b 电极沿导线流向 a 电极；充电时，b 电极为阳极C产生 1Ah 电量时，生成 KO2 的质量与消耗 O2 的质量比值约为 2.22D用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗 3.9g 钾时，铅酸蓄电池消耗 0.9g 水232020 全国一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示，其中在 VB2 电极发生反应：VB2 + 16OH11e= VO43+ 2B(OH)4+ 4H2O，该电池工作时，下列说法错误的是（ ）A负载通过 0.04 mol 电子时，有 0.224 L(标况)O2 参与反应B正

8、极区溶液的 pH 降低、负极区溶液的 pH 升高C电池总反应为4VB2 + 11O2 +20OH+ 6H2O =8B(OH)4+ 4VO43D电流由复合碳电极经负载、VB2 电极、KOH 溶液回到复合碳电极4 双极膜说明双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的 H2O 解离成 H+和 OH，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。302021 全国乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成，图中的双极膜中间层中的 H2O 解离为 H+和 OH，并在直流电场作用下分别向两级迁移。下列说法中正确的是（ ）AKBr 在上述电化学合成过程中只起电解

9、质的作用B阳极上的反应式为： + 2H+ + 2e + 2H2OC制得 2 mol 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 1mol 电子D双极膜中间层中的 H+在外电场作用下向铅电极方向迁移312021 八省联考-重庆双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的 H2O 解离成 H+和 OH，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。如图为 NaBr 溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是（ ）A出口 2 的产物为 HBr 溶液 B出口 5 的产物为硫酸溶液CBr可从盐室最终进入阳极液中 D阴极电极反应式为 2H+ + 2e= H25 细胞膜、生物膜

10、、固体电解质膜35一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）A图中所示电极为阳极，其电极反应式为K4Fe(CN)6e=K3Fe(CN)6B甲萘醌在阴极发生氧化反应C工作时 K+向图中所示电极移动DNAD(P)H 转化为 NAD(P)+的过程失去电子36一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如图所示。下列说法正确的是（ ）A向 b 极迁移的是 H+B大块沉积物中的铁均显+2 价Cb 极上 FeS2 转化为 S 的电极反应式为 FeS22e= Fe2+ 2SD微生物作用下 S 循环(歧化)生成的 n(SO24 )和 n(HS)之比为 1:5 双

11、膜装置392021 天津如下所示电解装置中，通电后石墨电极上有 O2 生成，Fe2O3 逐渐溶解。下列判断错误的是（ ）Aa 是电源的负极B通电一段时间后，向石墨电极附近滴加石蕊溶液，出现红色C随着电解的进行，CuCl2 溶液浓度变大D当 0.01mol Fe2O3 完全溶解时，至少产生气体 336 mL (折合成标准状况下)6402021 广东钴（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）A工作时，I 室和室溶液的 pH 均增大B生成 1 mol Co，I 室溶液质量理论上减少 16 gC移除两交换膜后，石墨电极上发生

12、的反应不变电解D电解总反应：2Co2+ + 2H2O 2Co + O2+ 4H+ 多膜装置47利用电解法制备 Ca(H2PO4)2 并得到副产物 NaOH 和 Cl2。下列说法正确的是（ ）AC 膜可以为质子交换膜B阴极室的电极反应式为 2H2O4e= O2+ 4H+C可用铁电极替换阴极的石墨电极D每转移 2 mol e，阳极室溶液质量减少 71 g48四室式电渗析法制备盐酸和 NaOH 的装置如图所示。a、b、c 为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（ ）Ab、c 分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B通电后室中的 Cl透过

13、c 迁移至阳极区C、四室中的溶液的 pH 均升高电解D电池总反应为 4NaCl + 6H2O =4NaOH + 4HCl + 2H2+ O27 过滤膜52普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(一个是阴离子交换膜，另一个是过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述正确的是（ ）A电极 a 为粗铜，电极 b 为纯铜B当电路中通过 1 mol 电子时，可生成 32 g 纯铜C乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 膜电极说明膜电极在其结构上配备有膜组合的电极532021 辽宁利用 (Q)与 电解转化法从烟气中分离

14、CO2 的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是（ ）Aa 为电源负极 B溶液中 Q 的物质的量保持不变CCO2 在 M 极被还原 D分离出的 CO2 从出口 2 排出54科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn2O4)作正极，以 0.5 mol·L1 Li2SO4 水溶液作电解质溶液。电池充、放电时，LiMn2O4 与 Li2Mn2O4可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是（ ）A该电池放电时，溶液中的 SO42向电极 b 移动B该电池负极的电极反应式为2Li + 2H2O=2LiOH + H2C电池充电时，

15、外加直流电源的正极与电极 a 相连D电池充电时，阳极的电极反应式为 Li2Mn2O4e= LiMn2O4 + Li+8膜综合练习57 氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的 H2O 解离成 H+和 OH；A、B 为离子交换膜。 B 膜最佳应选择 。 阳极的电极反应式是 。 少量的 I因浓度差通过 BPM 膜，若撤去 A 膜，其缺点是 。 利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C6H5OH)废水更加高效，装置如下图所示。已知 a 极主要发生的反应是 O2 生成 H2O2，然后在电解液中产生·OH 并迅速与苯酚反应。 b 极连接电源的 极(填“正”或“负”)。 a 极的电极反应式为 。 除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有 。582020·江苏HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许 K+、H+通过的半透膜隔开。 电池负极电极反应式为_；放电过程中需补充的物质 A 为_(填化学式)。 如图所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过HCOOH 与 O2 的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为_。9高三化学小专题(02 期)电化学“膜”的应用参考答案1 2 3 4