专题讲座（六）电解质介质和隔膜在电化学的作用（练）-高考化学一轮复习

专题讲座（六）隔膜在电化学的作用

第一部分：高考真题感悟

1.（2020・海南•高考真题）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是

A.电池可用于乙醛的制备

B.b电极为正极

C.电池工作时，a电极附近pH降低

D.a电极的反应式为Ch+4e4田=2比0

【答案】A

【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还

原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正

极上氧气和氢离子反应生成水，x为水。A.该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符

合题意；B.根据分析，a电极为正极，b电极为负极，故B不符合题意；C.电池工作时，氢离子移向正

极，a电极的反应式为O2+4e+4H-=2比0,a电极附近pH升高，故C不符合题意；D.根据分析，a电极为

正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O?+4e+4H+=2比0,故D不符合题意：答案选A。

2.（2020・山东•高考真题）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得

电能，同时可实现海水淡化。现以NaQ溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含

CMCOO的溶液为例）。下列说法错误的是

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.当电路中转移Imol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:1

【答案】B

【解析】据图可知a极上CH3coCT转化为CO2和H+,C元素被氧化，所以a极为该原电池的负极，则b极

为正极。A.a极为负极，CH3co。-失电子被氧化成C02和H，，结合电荷守恒可得电极反应式为

CMC0CT+2H208c-=2C02T+7H+,故A正确；B.为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极,

即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，钠离子需要移向正极，即b极，则隔膜2为阳离子交换膜，故B错误;

C.当电路中转移Imol电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有ImolCF"移向负极，同时有lmolNa+移向正

极，即除去ImolNaCL质量为58.5g,故C正确；D.b极为正吸，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生

氢气，电极反应式为2H++2e=H23所以当转移8moi电子时，正极产生4moi气体，根据负极反应式可知负

极产生2moi气体，物质的量之比为4:2=2:1,故D正确；故答窠为B。

3.（2020・山东•高考真题）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

B.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02与b极反应的02等量

【答案】D

【解析】a极析出氧气，氧元素的化合价升高，做电解池的阳极，b极通入氧气，生成过氧化氢，氧元素的

化合价降低，被还原，做电解池的阴极。A.依据分析a极是阳极，属于放氧生酸性型的电解，所以阳极的反

应式是2H2O4e=4H++O2f,故A正确，但不符合题意；B.电解时阳极产生氢离子，氢离子是阳离子，通过质

子交换膜移向阴极，所以电解一段时间后，阳极室的pH值不变，故B正确，但不符合题意；C.有B的分

析可知，C正确，但不符合题意；D.电解时，阳极的反应为：2H2O4e=4H++ChT，阴极的反应为：

O2+2e+2H+=H2O2,总反应为：O2+2H2O2H2O2,要消耗氧气，即是a极生成的氧气小于b极消耗的氧气，

故D错误，符合题意；故选：Do

4.（2021.天津•高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极II上有02生成，FezCh逐渐溶解，下列

判断塔碌的是

A.a是电源的负极

B.通电一段时间后，向石墨电极n附近滴加石蕊溶液，出现红色

C.随着电解的进行，CuCb溶液浓度变大

【答案】c

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

【答案】BD

【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池。

第二部分：最新模拟精练

完卷时间：50分钟

一、选择题（每小题只有一个正确选项，共12*5分）

A.放电时，负极区pH升高

B.放电时，ImolCO2转化为HCOOH,转移的电子数为4moi

C.充电时，Zn电极连电源正极

D.充电时，产生22.4L（标准状况下）。2，生成的Zn为130g

【答案】D

2.（2022・广西玉林•一模）水是鱼类赖以生存的环境，较好的水质能减少鱼类疾病的发生，更有利于鱼类

的生长和生存。世界水产养殖协会网介绍了一种利用电化学原理净化鱼池中水质的方法，其装置如图所示。

下列说法正确的是

A.Y为电源的正极

C.将该装置放置于高温下，可以提高其净化效率

D.若BOD为葡萄糖（C6Hl2。6）,则Imol葡萄糖被完全氧化时,理论上电极上流出22moic

【答案】B

3.（2022•河南河南•二模）天津大学某科研团队利用电解原理，实现了两电极体系中甲酸和辛懵的高选择

性合成，其工作原理如下图所示。下列说法正确的是

注：不考虑电极的副反应。

A.Ni2P电极与直流电源的负极相连

B.通电一段口间后，In/ImO”电极附近溶液的pH不变

G

电片质

A.LiFePCh作为电池的正极，与铝箔相连

B.聚合物隔膜将正、负极隔开，可使电子通过

C.放电时，正极反应式为LiixFePO4+xLi++xe=LiFePO4

D.放电时，Li+从负极移向正极

【答案】B

【解析】充电时总反应是C6+LiFePO4=LiIxFePO4+LixC6,放电时总反应是LiixFePO4+LixC6=Co+LiFePO4,

负极反应式为：LixC6xe=C6+xLi\正极反应式为LiixFePCh+xLi++xe=LiFePCh；A.由图及电极反应式分析

可知，LiFePCh作为电池的正极，与铝箔相连，故A正确；B.电池放电时为原电池，负极中的Li+通过聚

合物隔膜向正极迁移，电子不能通过聚合物隔膜，故B错误；C.由电池总反应可知，正极上LiFePCh得电

子发生还原反应，所以正极电极反应式为LiixFePCh+xLi++xe=LiFePO明故C正确；D.磷酸铁锂电池不含重

金属和稀有金属，是一种安全无毒无污染的绿色环保电池，故D正确：故答案选Bo

7.（2022•安徽池州•模拟预测）我国科学家最近研发出一种新型纳米硅锂电池，可反复充电3万次，电池

充电

容量只衰减了不到10%。电池反应式为LiixTiCh+LixSiLiTiOz+Sio下列说法错误的是

放电

A.电池放电时，Li+由N极移向M极

B.电池放电时，电池正极反应式为Lii.\TiO2ixLi+ixc=LiTiO2

C.精制的饱和食盐水通入阳极室

D.负极质量减轻7g时，理论上最多可制得40gNaOH

【答案】A

8.（2022・湖南•模拟预测）“四室电渗析法”可用来制备某些化工产品，原理如图所示，阳极室中电解质溶液

为稀硫酸，阴极室中电解质溶液为稀NaOH溶液。下列说法正确的是

A.阴极材料起导电作用，也可以换成铜、铁、铝锂等金属材料

B.若原料室加入浓Nai溶液，产品室每得到1molHI,阳极室溶液减少9g

C.该装置的优点之一为电解后在阴极一定可以得到较浓的氢氧化钠溶液

D.若原料室加入浓NaH2PCh溶液，阳极室电解质溶液用H3PCh溶液代替稀硫酸，并撤去阳极室与产品室

间的阳膜，会更有利于制备H3PO?

【答案】B

【解析】由电池装置图可知，该电池为电解池，左侧石墨电极为阳极，水失去电子生成氧气和氢离子，右

侧石墨电极为阴极，水得到电子生成氢气和氢氧根离子。A.铝会和NaOH反应，锂会与水反应，不可以作

+

阴极,A项错误;B.阳极电极反应:2H2O4e=O2t+4H,产品室得到ImolHL则有Imol氢离子通过阳膜

转移到产品室，即阳极转移Imol电子，生成氧气8g同时转移氢离子1g,阳极室溶液减少9g,B项正确；

C.阴极要得到浓的氧氧化钠溶液，原料室加入的溶液必须为钠盐，C项错误；D.撤掉阳极与产品室的阳

膜，H3P02或H3P0：在阳极可能会失电子被氧化成P0；,不利于制备H3P02,D项错误；故答案选B。

9.（2022•吉林吉林•模拟预测）利用如图HCOOH燃料电池装置，获得电能的同时还可以得到KHCCh、K2so4。

下列说法错误的是

Fe"X■物质X

KHCg

阳离子膜

A.通入02的电极为电池正极

B.放电过程中需补充的物质X为H2so4

C.负极电极反应式为HCOO+2OH-2e=HCO3+H20

D.每生成1molKHCO3,有1molK，通过阳离子膜

【答案】D

【解析】A.燃料电池中燃料失电子作负极，氧气得电子作正极，A正确：B.由图示可知，放电过程中正

极有K2s04生成，因此需补充的物质X为H2so4,B正确；C.由图示可知，负极HCOOH失电子生成HCO

负极甩极反应式为：HCOO+2OH2e=HCO3+H2O,C正确；D.每生成1molKHCO3,转移2moi电子，

则有2moiK.通过阳离子膜，D错误；答案选D。

10.（2022•陕西•西安中学模拟预测）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HzO解离为H+和OH,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法不正

确的是

A.铅电极连接电源正极，发生氧化反应

B.阳极区，Bn是氧化剂，把乙二醛氧化成乙醛酸

C.双极膜中间层中的OH在外电场作用下向石墨电极方向迁移

D.外电路中迁移2moi电子，理论上能制得2moi乙醛酸

【答案】A

下列说法中正确的是

A.交换膜a为阴离了交换膜

C.阴极区若pH过低，则钵的产率降低，此时阴极副产物为H?

【答案】C

12.（2022•宁夏石嘴山•模拟预测）电渗析法是海水淡化的常用方法之一、一种利用微生物对有机废水进行

处理的电化学装置如图所示，该装置在废水处理的同时还可以法行海水淡化。下列说法正确的是

A.该装置工作时，化学能转化为电能，M为正极

B.X为阴离子交换膜，Y为阳离子交换膜

C.M极电极反应式为CH3CHO+10OH10c=2CO2T+7H2。

D.当有1molNa+通过密子交换膜时，N极消耗的空气体积约为26.7L

【答案】B

二、主观题(共3小题，共40分)

13.(202。・河北•磁县第二中学模拟预测)(14分)钢铁工业是国家工业的基础，钢铁生锈现象却随处可见,

为此每年国家损失大量资金。

(1)钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀，该腐蚀过程中的正极电极反应式为：

⑵为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以采用图①所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R

可以采用o

A.铜B.钠C.锌D.石墨

⑶图②所示的方案也可以降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的极。

(4)钢铁的防护除了用电化学保护方法之外，在钢铁制品表面镀铜也可以有效地防止其腐蚀，电镀的装置如

图所示：

ft潦电源

①电镀装置图的“直流电源''中，(填“a”或"b”)是正极。Fe电极反应式为；

②接通电源前，装置图中的铜、铁两个电极质量相等，电镀完成后，将两个电极取出，用水小心冲洗干净、

烘干，然后称量，二者质量之差为5.12g,由此计算电镀过程中电路中通过电子的物质的量为o

③上述铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀。请简要说明镀铜铁镀件破损后，铁更容易被腐蚀的原因：。

【答案】(1)O2+2H2O+4e==4OH

(2)C

(3)负

(4)①aCu2++2e=Cu®0.08mol③铁比铜活泼，铁与铜构成原电池的两个电极，铁作负极，更易被

腐蚀

【详解】（1）钢铁腐蚀的吸氧腐迎，是金属吸收空气中的氧气发生的反应，正极得电子，化合价降低，故

吸氧腐蚀过程中的正极电极反应式为：O2+2H2O+4e==4OH；

（2）图①所示的方案为牺牲阳极的阴极保护法，故添加的物质应该比铁更活泼，但钠易与水发生剧烈反应,

不安全，故焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用锌，答案选C；

（3）图②所示的方案是外加电源的阴极保护法，故铁闸门应该连接在直流电源的负极，做阴极，答案为：

负；

（4））①电镀时电源正极连接的电极为阳极，故a为正极；铁连接负极，故Fe电极发生的电极反应为：

Cu2++2e=Cu：②阳极溶解的铜的质量等于阴极上析出的铜的质量，故阳极溶解的铜为2.56g,BP0.04mol,

故电镀过程中电路中通过的电子的物质的量为0.08mol：③镀件踱层破损后，镀层金属与镀件金属在周围环

境中形成原电池,活泼性较强的金属更容易被腐蚀；故答案为：a；Cu2++2e=Cu：0.08mol：铁比铜活泼，铁

与铜构成原电池的两个电极，铁俏负极，更易被腐蚀。

14.（2021.北京.模拟预测）（12分）回答下列问题

（1）氢碘酸也可以川''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HzO解离成H'和OH；AB为离了•交换膜。

H2SOtH2SO4NaiH2OH2SO4

①B膜最佳应选择o

②阳极的电极反应式是o

③少量的「因浓度差通过BPM膜，若撤去A膜，其缺点是。

⑵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）废水更加亶效，装置如

下图所示。已知a极主要发生的反应是Ch生成H2O2,然后在电解液中产生・OH并迅速与苯酚反应。

含苯酚废水（pH=3）

①b极连接电源的极（填“正”或"负”）。

②a极的电极反应式为0

③除电极反应外，电解液中主要发生的反应方程式有。

【答案】⑴Na+交换膜2H2O—4e=（M+4H+I会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳

极权

,

⑵王O2+2e+2H=H2O2C6H6O+28OH=6CO2T+I7H2O

【解析】（1）①从图上看，右端的BPM膜和B膜之间产生NaOH,BPM膜提供OH,B膜最好是Na卡交换

膜；②阳极附近溶液为硫酸溶液，水电离出的氢氧根离子失电子，故阳极的电极反应式为2H20-4e-=O2T

+4HM③A膜应为阳离子交换膜，阳极产生的H.透过A膜和少量的I反应得到少量的HI,若撤去A膜,

「会在阳极失电子得到碘单质，沉积在阳极表面，损伤阳极板。

⑵①a极主要发生的反应是6生成H2O2,O元素化合价降低、得到电子、发生还原反应，则a电极为阴极、

与电源负极相接，所以b电极为阳极、与电源正极相接；②a电极为阴极，02得到电子生成H2O2,电解质

溶液显酸性，电极反应式为O2+2e—+2H+=H?O2；③H2O2分解产生OH,化学方程式为H?O2=2.OH,-0H

除去苯酚生成无毒的氧化物，该氧化物为CO2,反应的化学方程式为C6H（Q+28QH=6CO2T+17H20。

15.（2022•重庆•三模）（14分）回答下列问题：

（1）我国某科研团队设计了一种电解装置，将CCh和NaQ高效转化为CO和NaQO,原理如图1所示：

通入CO2气体的一极为（填“阴极”、“阳极”、“正极”或“负极”），写出该极的电极反应式：

（2）全钿液流电池是利用不同价态的含机离子在酸性条件卜.发生反应，其电池结构如图2