高考化学一轮复习：离子交换膜种类的判断（解析版）

专项训练离子交换膜种类的判断(解析版)

1.(2023・全国•高三专题练习)目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获得副

产品A和B,模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下，双极

阴阳膜(BP)复合层间的电0解离成H+和OH,作为H+和OH的离子源。下列说法正确的

是

溶液食盐水溶液

A.X电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e=2OH+H2T

B.M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过CL和Na+

C.每生成5.6L气体a,理论上获得副产品A和B各0.5mol

D.“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)

【答案】D

【分析】由BP双极膜中H+、OH-移动方向司.知：X电极为电解池的阳极，电极反应式

为：2Cl-+2e=C12，Y电极为阴极，电极反应式为：2Hr2e-=H2,电解总反应为：

电解

2H2O+2C1-=Cl2r+H2T+2OH-,精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A

室，与BP双极膜中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜,

盐室中氯离子经过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合

生成氯化氢，所以N为阴离子交换膜。

【详解】A.由图中氢氧根移动方向可知X电极为阳极，电极反应式为：2C「+2e-=C12,

A错误；

B.由题意可知，精制食盐水中钠离子经过M离子交换膜移向产品A室，与BP双极膜

中转移过来的氢氧根结合生成氢氧化钠，所以M膜为阳离子交换膜，盐室中氯离子经

过N离子交换膜移向产品B室，与BP双极膜中转移过来的氢离子结合生成氯化氢，所

以N为阴离子交换膜，BP双极膜的作用是选择性通过氢离子和氢氧根离子，B错误；

C.阳极反应式为：2cl・+2e-=C12，电路中每生成标况下5.6L气体氯气，其物质的量为

0.25moL转移电子0.5mol,理论上获得副产品A(氢氧化钠溶液)和B(氯化氢溶液)

各0.5moL需标明标准状况，C错误；

D.“双极膜组”电渗析法从氯化钠溶液中获得酸(HCD和碱(NaOH),由此可知：也

可从M溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH),D正确；

故选D。

2.(2()23•全国•高三统考专题练习)科学家设计了一种能产生羟基自由基(-0H)的原电

池一电解池组合装置，，0H能将苯酚氧化为CO2和出0,实现发电、环保二位一体，如

图所示。下列说法错误的是

高浓度含

苯酚废水

illd

质

M子H220

,Cr2O-lN

交

换石墨烯复合导

IIH-ni

膜电凝胶颗粒

|NaCl溶液

Cr(OH)3i

Na2sO4低浓度含

I室ii室ni室溶液苯酚废水

A.a极为正极，N为阴离子交换膜

B.d极的电极反应式为HzO-e-=•OH+H+

C.a极区每产生lmolCr(0H)3,c极区溶液质量减轻3g

D.b极区消耗ImolC6H5OH,理论上电路中转移电子28moi

【答案】C

【分析】由图可知，a极上CnO??一发生还原反应生成Cr(OHNb电极上苯酚发生氧化

反应生成C02,则a电极为正极，b电极为负极，正极反应为

2+

Cr2O7+6e+7H2O=2Cr(0H)3+8OH-,负极反应为C6H5OH-28e+11H2O=6CO2f+28H：c

电极为电解池阴极，d电极为电解池阳极，阴极反应为2H++2e=H2T，阳极反应为

+

H2O-C=H4-OH,羟基自由基(・0H)具有强氧化性，进一步氧化苯酚达到除去苯酚的目

的，发生的反应为C6H9H+28・OH=6CO2T+17H20,据此分析解答。

【详解】A.由上述分析可知，左侧装置为原电池，右恻装置为电解池，a电极为正极，

b电极为负极，负极方程式为：C6H5OH-28e+llH2O=5CO2T+28H+,阳离子浓度增大，

则通过N膜计入b极区，N为阴离子交换膜，故A正确；

B.d电极为电解池阳极,阳极上H20失电子生成H，・OH,阳极反应为H2O-e=H^.OH,

故B正确：

C.正极反应为CnO尸+6c+7H2O=2Cr(OH)3+8OH,a极区每产生lmolCr(OH)3时转

移3moi电子,通过质子交换膜移向阴极的n(H+)=3moL阴极反应为2H++2e=H23n此)=

；n(H+)=1.5moLm(H2)=1.5molx2g/mol=3g,即c极区溶液质量不变，故C错误：

D.由分析可知，b极区电极方程式为：C6H5OH-28e+1H2O=6CO2T+28H+,消耗

lmolC6H5OH,理论上电路中转移电子28mo1,故D正确；

故选C。

3.(2023•辽宁・朝阳市第•高级中学校联考二模)四甲基氢氧化铜(CM'NOH］常用作电

子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化筱|(CH3)4NC1］为原料，利用光伏并网发电装置采用

电渗析法合成(CMUNOH,下列叙述中正确的是

太阳光庠a

(CH3)4NCINaCI

浓溶液稀溶液

Jl_|1[N型半导体

d

(CH3)4NOH

浓溶液P型半导体

电极b

(CH3)4NOH」二r..LNaOH

溶液F二^溶液

光伏并网发电装置

(CH3)4NCI稀溶液NaCl浓溶液

A.a极电极反应式：2(CH3)4N++2H2O-2e-=2(CH3)4N0H+H2T

B.保持电流恒定，升高温度可以加快合成(Q13)4NOH的反应速率

C.c为阳离子交换腴，d、e均为阴离子交换膜

D.制备36.4g(CH3)4N0H时，两极共产生6.72L气体(标准状况)

【答案】D

【分析】根据de池中浓度变化得出，钠离子从b极池通过e膜，氯离子从cd池通过d

膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，b为阳极，a与

N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极,

以此解答。

【详解】A.由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为

+

2(CH3)4N+2H2。+2e-=2(CH3)4NOH+&T,故A错误;

B.保持电流恒定，则单位时间a极得到的电子数目是恒定的，升高温度，电极反应

+

2(CH3)4N+2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2T的速率不变，故B错误;

C.由题中图示信息可知，Na+离子通过e膜，C「通过d膜，(CH3NN+通过c膜，所以c、

e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，故C错误；

D.36.4g(CH3)4NOH的物质的量为嘘*=0.4mol,a极电极反应式为

+

2(CH3)4N+2H2O+2e=2(CH3)4N0H+H2t»收集氢气02mo1,转移电子为0.4mol,b极

电极反应式为4OH-4c±02廿2H2。，收集氧气为O.lmol,标况下两极可得气体体积为

0.3molx22.4L/mol=6.72LL,故D正确;

故选D。

4.(2023・安徽黄山・统考二模)一种水性电解液Zn-MnCh离子选择双隔膜电池如图所示

[KOH溶液中，Zr?+以Zn(0H)t存在1。电池放电时，下列叙述正确的是

MnOz电极阴离子阳离子Zn电极

交换膜交换膜I

/

H2sOq溶液占K2s源液浜6H诲潴

IIIIII

A.II区的S0彳通过交换膜向I区迁移

B.山区的K+通过交换膜最终向I区迁移

C.Zn电极反应：Zn+2e+4OH=Zn(0H)J-

-2+

D.电池总反应：Zn+40H+Mn02+4H*=Zn(OH)5+Mn+2H20

【答案】D

【分析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，川区Zn为电池的负极，电极反应

为Zn-2e+4OH-=Zn(OH)：一，I区MnCh为电池的正极，电极反应为

+2+

MnO2+2e+4H=Mn+2H2O：电池在工作过程中，阳离子向正极迁移、阴离子向负极迁

移，因此I区的so十向ii区移动，n【区的K+向ii区移动；

【详解】A.根据分析，II区的SO/向HI区移动，但是不能通过阳离子交换膜，A错误：

B.根据分析，in区的K+通过交换膜n区移动，不能通过阴离子交换膜向【区迁移，B

错误;

C.根据分析，Zn电极反应：Zn-2e+4OH=Zn(0H)l-.C错误；

2+

D.根据正、负极电极分析，电池总反应：Zn+4OH+MnO2+4H'=Zn(0H)i-+Mn+2H2O,

D正确；

故选Do

5.(2023.湖北•高三统考专题练习)双极膜(BP)可以在电场作用卜.，使水分子快速解离

为OFT和H+,并透过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的CO2过程如图所

示，已知盐室中生成CaC03实现捕获，下列说法正确的是

BPACBP

NaNO,溶液CO2烟道气含Ca2+模拟海水盐酸NaNO,溶液

BP一双极膜A、C—离子交换膜

A.捕获装置中，阴极反应为2H++2e-=H2T

B.溶液中的X为H+

C.交换膜A为阳离子交换膜

D.捕获1.I2LCO2转化为沉淀，则转移电子2moi

【答案】A

【详解】A.阴极发生还原反应，溶液中H+放电，为2H++2e-=H2%A正确；

B.碱室是CO2转化为CO",应由双极膜产生OFT不断补充，保持碱的浓度，X应为OH'

B错误；

C.盐室生成CaC（）3,就需要COg穿过交换膜A,所以交换膜A为阴离子交换膜，C错

误；

D.捕获1.I2LCO2,未指明标准状况，无法计算转移电子数，D错误；

故选Ao

6.（2023春・江西•高二铅山县第一中学校联考阶段练N）电解法转化CO2可实现C02资源

化利用。电解CO2制甲酸盐（HCOO-）的原理如图所示。下列说法不正确的是

\/A

1

0.1mol/L的KHCO3溶液-CO2

A.电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低

B.Sn片上发生的电极反应为CO?+HCO3+2e-=HCOO-+COj-

C.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，会使HCOO-的产率降低

D.Sn极上每消耗O.lirolC02,同时有0.2molK+从Sn极区向Pl极区迁移

【答案】D

【分析】CO2、HCOO-中碳元素的化合价分别为+4、+2,阴极发生还原反应，电极（Sn

+

电极）反应为CO2+2e+H=HCOO（或2CO2+2e+H2O=HCOg+HCOO）,阳极（Pt电极）

生成Ch：4HC03-4e=02T+4C02t4-2H2O,由电极反应可得出电解总反应为

2CO2+2H2O==2HCOOH+02f>据此分析解答。

【详解】A.电解过程口，Pt电极发生反应：4HCO3-4e=O2T+4C02T+2H2O,Pt电

极为阳极，同时K+向Sn电极移动，所以左侧中KHC03溶液浓度降低；右侧Sn电极发

生反应：CO2+HCO3+2e=HCOO+COhSn电极为阴极，右侧中KHCCh溶液浓度降低，

A正确：

B.右侧Sn电极发生反应；CO2+HCO3+2e=HCOO+CO^,B正确；

C.若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，左侧钾离子不能移向Sn电极，不能得到甲

酸盐，会使HC0CT的产率降低，C正确；

D.电解过程中，阳离子向阴极移动，Sn极上每消耗D.lmolC02,转移O.lmol电子，

则同时有0.2molK+从Pt极区向Sn极区迁移,D错误；

故选Do

7.（2023•全国•统考模拟预测）利用双极膜电渗析法处理废水，可实现废水的高效净化，

其原理如图所示。双极度是特种离子交换腴，它是由一张阳膜和一张阴膜制成的阴、阳

复合膜。在直流电场的蚱用下，阴、阳膜复合层间的分子解离成H+和OFT并分别

通过阳膜和阴膜。下列说法正确的是

含Na2sCh、NiSCh的工业废水

A.电极X连接电源的正极，其电极反应式为4OH--4e-=O2T+2Hq

B.Z为淡水，M为H2so4溶液，b膜为阳离子交换膜

C.理论上,每转移2moi电子,两极共产生L5mol气体

D.该装置中，电子的转移方向为电极X-电解质溶液t电极Y

【答案】C

【分析】在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的HzO分子解离成H+和0H-并分别

通过阳膜和阴膜，电解过程中，阳离子H+向阴极移动，则电极X为阴极，连接电源的

负极，Y为阳极，连接电源的正极。

【详解】A.电解过程中，阳离子H+向阴极移动，则电极X为阴极，连接电源的负极，

A项错误；

B.Na+、Ni?+向阴极移动，a膜为阳离子交换膜，SO/向阳极移动，b膜为阴离子交换

膜，Z为淡水，N为H2sO4溶液，B项错误；

C.阴极上H+放电，产生Hz，阳极上OH-放电，产生。2,根据得失电子守恒，理论上每

转移2moi电子,产生ImolH?和0.5mol()2,C项正确;

D.电子通过外电路移动，不会经过电解质溶液，D项错误。

故选C。

8.(2023・湖北•高三统考专题练习)双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、

阳膜复合层间的解离成H+和OH'作为H+和OH-符子源。利用双极膜制取NaOH

和H3P。4,产品室I的产品是NaOH,其装置如图所示。

------------4铅蓄电池1------------

膜1股2双极膜

电

极

NaHjPO,IH

产品室1原料室产品室2

己知：产品室1的产品是NaOH,则下列说法正确的是

A.a为铅蓄电池的正极，电子由b极流出经装置流入a极

B.膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜

C.电极n的电极反应式为2H2O+4e-=()2T+4H+

D.若要制60gNaOH,理论上铅蓄电池的负极增重72g

【答案】D

【分析】已知产品室1的产品是NaOH,说明原料室中Na+往左移动，电极I是阴极，a

为铅蓄电池的负极，b为铅蓄电池的正极，膜1为阳离子交换膜，H2PoI向右移动到

产品室2中，膜2为阴离子交换膜，双极膜向左解离生成氢离子，从而得到磷酸，解离

生成的氢氧根离子向右移动到电极H(阳极)区，阳极发生失电子的氧化反应，据此分

析解答。

【详解】A.根据上述分析可知，a为铅蓄电池的负极，电子由a极流出经装置流入b

极，A错误；

B.结合上述分析可知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，B错误；

C.电极H为阳极，水发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：2出0-4e-=O2T+4H+,

C错误；

D.铅蓄电池的负极反应为：Pb-2e-+S0i-=PbS04,当转移2moi电子时，负极增加

ImolSO/的质量，即96g,生成的60gNaOH,即为1.5moL转移的Na+也是1.5mol,

电路中转移1.5mol电子，负极增重的质量为72g,故D正确；

故选D。

9.(2023・湖北福三统考专题练习)羟基自由基(-0H)具有极强的氧化能力，它能有效地

氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基

(•0H)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的“0解

离为H+和0HJ下列说法错误的是

直流电源

5膜b

含

苯

酚

废

水

A.M极为阴极，电极反应式：O2+2e-+2H+=2OH

B.双极膜中电0解离出的OH一透过膜a向N极移动

C.每处理6.0g甲醛，理论上有0.4molH+透过膜b

D.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6：7

【答案】C

【详解】A.M电极通入。2，发生反应生成自由基反应式为：Oz+2e-+2H+=

2OH,M作阴极，A正确；

B.N为阳极，电解时阴离子向阳极移动，所以OFT透过膜a向N极移动，B正确；

C.甲醛与-0H反应生成CO2的反应：HCH0-4e+40H-+-OHCO2+4H2O,6.0g甲醛

为0.2moL有0.8molH+,透过膜b,C错误：

D.lmol甲醛生成CO2转移4moi苯酚与♦0H反应生成CO?的反应为：ImolC6H6。转

移28moie\理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6：7,D正确；

故选C。

10.(2023・全国・高三专题练习)某有色金属工业的高盐废水中主要含有^1+、(：112+、2112+、

SO：-、F-和C「，利用如图电解装置可回收ZnSO"C11SO4并尽可能除去F一和C「其中

双极膜(BP)中间层的电0解离为H+和0H：并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、

N膜需在一价阴离子交爽膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是

------------------------------A溶液b

..............T......................................”溶液a

连接电源正极一1BPMBPN|BP厂连接电源负极

A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜

B.溶液a的溶质主要为HF和HC1,溶液b的溶质主要为ZnS（）4和C11SO4

C.当阳极产生22.4L气体（标准状况）时，有4moi离子通过N膜

D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高

【答案】B

【分析】由图可知，最左侧为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水

放电生成氢气和氢氧根离子；

【详解】A.电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中H+均向右侧溶液迁移；筑离子、氯

离子通过M膜向左侧移，故M膜为一价阴离了•交换膜，A正确；

B.溶液a中氟离子、氯离子通过M腴向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的

OH-中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnS04和CuSO”；溶液b的溶质主要为右侧迁移

过来的氟离子、氯离子与左侧前过来的氢离子生成的为HF和HCI,B错误；

C.阳极反应为2H20-4e=4H++02上当阳极产生22.4L气体（标准状况下为1mol）时,

根据电子守恒可知，有4moi离子通过N膜，C正确；

D.电解过程中，若pH过高则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水

的pH不能过高，D正确；

故选

11.（2023・全国•模拟预测）甲酸钠燃料电池是一种膜基碱性电池，提供电能的同时可以

获得烧碱，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是

A.CEM隔膜为质子交换膜

+

B.甲为电池负极，电极反应为：HCOO--e+H2O=H2CO3+H

C.电池在工作时，乙极附近溶液pH增大

D.单位时间内甲极产生的H2cO3与乙极消耗的。2物质的量之比为4：1

【答案】C

【详解】A.该装置同时可以获得烧碱，则钠离子应与氢氧根离子结合，若为质子交换

膜（只允许氢离子自由通过），则钠离子与正极生成的氢氧根离子不能接触，无法得到

NaOH,故A错误；

B.由装置信息可知乙电极上氧气得电子，则甲电极上HCOONa失电子生成碳酸，电极

+

反应为：HCOO-2e-4-H2O=H2CO3+H,故B错误；

C.电池在工作时，乙极发生反应：02+2H20+4e-=40H-,电极附近溶液氢氧根离子浓

度增大，pH增大，故C正确：

D.由电极反应可知转移4moi电子正极消耗Imol氧气，负极生成2moi碳酸，则单位

时间内甲极产生的H2c。3与乙极消耗的。2物质的量之比为2:1,故D错误；

故选：Co

12.（2023・山东济南・山东省实验中学校考一模）在直流电源作用下，双极膜中间层中的

出0解离为H+和0HJ某技术人员利用双极膜（膜c、膜d）和离子交换膜高效制备H2s。4

和NaOH,工作原理如图所示：

下列说法错误的是

A.电势：N电极,M电极

B.双极膜膜c输出H+,膜a、膜e为阳离子交换膜

C.M极电极反应式为2H2（）+2e-=H2+2OFT

D.当电路中转移2moie-时;整套装置将制得ImolH2s。4

【答案】D

【分析】由题意可知该电解池可以高效制备H2s。4和NaOH,说H20在M极得到电子生

+

成H2和OH、电极方程式为：2H2O+2e-=H2+2OH-,膜a是阳离子交换膜，Na

通过膜a进入M极，双极膜膜c输出H+,膜b是阴点子交换膜，SO仁通过膜b进入

膜b和膜c之间的区域生成H2s0〃比0在N极失去电子生成O2和H+,电极方程式为：

2H20-4e-=02+4H\膜f是阴离子交换膜，SO『通过膜f进入N极，双极膜膜

d输出0H,膜c是阳离子交换膜，Na+通过膜c进入膜c和膜d之间的区域生成NaOH；

以此解答。

【详解】A.由分析可知，氏。在M极得到电子生成H?和OH、M为阴极，氏。在N

极失去电子生成02和H+,N极为阳极，则电势：N电极〉M电极，故A正确；

B.由分析可知，双极膜膜c输出H+,膜a、膜e为花离子交换膜，故B正确；

C.由分析可知，M极电极反应式为2H2。+20-=电+201，故C正确；

+

D.由分析可知，N极电极方程式为2H2。-4e-=024-4H,当电路中转移2mole-时，

N极生成ImolH2sO4，同时在膜b和腴c之间的区域生成ImolH2s。4，故D错误；

故选D。

13.（2023•浙江•高三专题练习）NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环

保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图。下列说法

不氐砸的是

——10.6molL',1

）4冒盐酸凝

a%,/b

NO+H2O

M室缩？4室，

HNO3

ttt

O.lmolL'1O.lmolL'1废水

硫酸盐酸（含Ni2：C「）

丙

A.b膜为阴离子交换膜

通电

B.乙池中总反应的离子方程式为5so2+2NO+8H2O=2NHj+5SO；-+8H+

C.当浓缩室得到4L浓度为0.6mol-L的盐酸时，M室溶液的质量变化为36g（溶液体

积变化忽格不计）

D.在标准状况下，若甲池有5.6LO2参加反应，则乙池中处理废气（S02和NO）的总体积

为15.68L

【答案】C

【分析】由图可知，甲为原电池，乙和丙为电解池；甲中通入NO的--极作负极，通人

氧气的一极作正极；乙池中通入SO?的电极连接电源的正极，为阳极，阳极上二氧化

硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极上一氧化氮发生还原反应牛.成筱根离子；丙池中

阳极上水放电，发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室，

N室中氯离子向阳极移动，通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸：据此分析解答。

【详解】A.丙中阳极上水放电，发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过

a膜进入浓缩室，N室中氯离子向阳极移动，通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐

酸，故b膜为阴离子交换膜，A正确；

B.乙池中通入SO?的电极连接电源的正极，为阳极，阳极上二氧化硫发生氧化反应生

成硫酸根离子，阴极上一氧化氮发生还原反应生成铁根离子，电池总反应的离子方程式

通电

+

为5s。2+2N0+8H20^2NHt+5S0J-+8H,B正确：

C.当浓缩室得到4L浓度为0.6mol•广】的盐酸时，迁移过来的氢离子的物质的量为4Lx

-1-1-+

（0.6mol-L—O.lmol•L）=2mol,2H2O—4e=4H+O2T,则反应掉Imol水，

M室溶液的质量减小lmolx18g•mol-1=18g,C错误;

D.乙池中SO2转化为硫酸根离子，NO转化为钱根离子，在标准状况下，若甲池有

5.6L（）2（0.25mol）参加反应，根据电子守恒可知，。2~4e-〜2s。2、。2〜4e.〜（NO,

则乙池中处理废气（SO2和NO）共0.7moL总体积为15.68L,D正确；

故选C。

14.（2023・重庆•高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）微信山城学术圈刊登了一种Zn-PbO2

电池，电解质为K2so4、H2sO4和KOH,通过a和b两种离子交换膜将电解质溶液隔开

（减少参加电极反应的离子的迁移更有利于放电），形成M、R、N三个电解质溶液区域，

结构示意图如图所示。下列说法正确的是

A.a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜

B.电池放电后R区域的电解质溶液浓度增大

C.充电时，Zn电极反立为Zn-2e-+4OH=Zn(OH)l-

D.放电时，消耗13gZn,N区域电解质溶液减少39.2g

【答案】B

【分析】由图可知，原电池工作时，Zn为负极，被氧化生成Zn(OH»,PbCh为正极，

发生还原反应，电解质溶液M为KOH,R为K2so4,N为H2so4，原电池工作时，负

极反应为Zn-2e，40H.=Zn(0H)3则消耗OH\钾离子向正极移动，正极电极反应

式为PbO2+S0f+2e+4H+=PbSO4+2H2O,正极消耗氢离子，阴离子向负极移动，则a是

阳离子交换膜，b是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶液酸

碱性及电极材料书写电极反应式和总反应的方程式，以此解答该题。

【详解】A.Zn为负极，负极反应为Zn-2c+4OH=Zn(0H",则消耗OH,钾离子

向正极移动，则a是阳寓子交换膜，PbO2为正极，正极电极反应式为PbO2+SOf+2S

+

+4H=PbSO4+2H2O,消耗H+的物质的量为SO；-的4倍，则S。；-离子向负极移动，b是阴

离子交换膜，A错误；

B.原电池工作时，负极反应为Zn-2e+4OH=Zn(0H)3则消耗OH\钾离子向正

极移动，正极电极反应式为PbCh+SO彳+2e'4H+二PbSOj+2H2O,正极消耗氢离子，快离

子向负极移动，电池放电后R区域的电解质溶液浓度增大，B正确；

C.充电时，Zn为阴极，Zn电极反应为Zn(0H"+2c=Zn+4OH\C错误；

D.l3gZn的物质的量为().2mol,负极反应为Zn-2e+4OFT=Zn(0H)3电路中转移电

子0.4mol,N区域转移0.2molSO彳，正极反应为PbO2+S0f+2e+4H+=PbSO4+2H2。，电

路中转移电子0.4mol,消耗0.2molS03溶液中增加0.4molO原子，所以N区域电解

质溶液减少的质量为0.4molx96g/mol-0.4molx16g/mol=32.0g,D错误；

故选B。

【点睛】根据电极材料金属的活泼性判断出正负极，书写出电极反应，从而可以确定各

区域的电解质溶液种类,根据阴阳离子的移动方向可以确定离子交换膜种类，进行电解

质溶液质量计算时要综合考虑离开体系和进入体系的粒子。

15.(2023春・河南•高三专题练习)一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空

气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是

电源负较

A.膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜

B.充电时的总反应为：4OH+2Si=4S^+O2+2H2O

C.放电时，左侧贮液室中含S亍的多硫电解质减少

D.放电时，外电路通过2moi电子，理论上II室及右侧贮液器中的NaOH总共减少2moi

【答案】B

【详解】A.膜a为阳离子膜，放电过程中1室发生氧化反应，钠离子交换到2室；b

为阴离子交换膜；故A错误；

B.充电时，氢氧根氧化得到氧气，S彳被还原为玲，总反应为4OH+2Sj=4S^+O2+2H2O,

故B正确；

C.放电时,S会转化为箔所以含S亍的多硫电解质增加，故C错误;

D.放电时，氧气和水反应产生氢氧根，所以NaOH增加，故D错误；

故答案选Bo

16.(2023・全国•高三专题练习)我国某公司开发的“刀片电池''外观上类似普通干电池,

但内部结构看上去像一堆排列整齐的裁纸刀，每一个刀片里又被分成很多个容纳腔，每

个容纳腔里都包含一个电芯，整个刀片是由多个极芯串联而成的模组。该电池本质上还

充电

是磷酸铁锂电池，电池的总反应方程式,为LiM】_xFexP()4+6C=M_FeP0+LiC,

放电1xx46

其装置工作原理如图所示。下列说法错误的是

三

二i露

二

二

二

二

三

二

二

二f鬓

二

I二

三

I三

二

二熊

二

三

三

二

二

-

4

1、

墨

膜石

物隔

聚合

+

+Li

P04

xFex

Mi_

-e-=

P04

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Mi_

为Li

应式

极反

的电

负极

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电池工

A.该

移动

向右