高考化学一轮复习：离子交换膜种类的判断（原卷版）

专项训练离子交换膜种类的判断

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0田,作为H+和OH的离子源。下列说法正确的

是

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)

2.(2023・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00H)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

ill

质

子

交

换,石墨烯复合导

膜电凝胶颗粒

Na2s0,低浓度含

I室II室m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

3.(2023•辽宁・朝阳市第一高级中学校联考二模)四甲基氢氧化的(CH3)4NOH］常用作电

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

电渗析法合成(CH3)4N0H,下列叙述中正确的是

太阳光印a

(CH3)4NC1NaCl

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)4NOHLNaOH

溶液二k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)4NOH+H2?

B.保持电流恒定，升高温度可以加快合成(CMUNOH的反应速率

C.c为阳离子交换膜，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)

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

[KOH溶液中，Z/+以Zn(0H)t存在]。电池放电时，下列叙述正确的是

MnC>2电极阴离子阳离子Zn电极

交磬膜交换膜I

：H,SO,溶液KOH溶液

IIIIII

A.II区的SO/-通过交换膜向1区迁移

B.HI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)1-

+2+

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

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

为0H-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CaC()3实现捕获，下列说法正确的是

NaNO,溶液CO?烟道气含Ca?+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1.12LCO2转化为沉淀，则转移电子2moi

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

化利用。电解CO2制甲酸盐（HC00-）的原理如图所示。下列说法不正确的是

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-=HC00-+C0r

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0.hrolC02＞同时有0.2molK+从Sn极区向Pt极区迁移

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。双极膜是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜制成的阴、阳

复合膜。在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O分子解离成H+和并分别

含Na2s。4、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+2H2。

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1.5mol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

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、

阳膜复合层间的电0解离成H+和0H-,作为H+和0H-离子源。利用双极膜制取NaOH

和H3PO4,产品室1的产品是NaOH,其装置如图所示。

已知：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II的电极反应式为2H2O+4e-=O2T+4H+

D.若要制60gNaOH,理论上船蓄电池的负极增重72g

9.(2023・湖北•高三统考专题练习)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：双极膜中间层中的也0解

离为H+和0H，下列说法错误的是

直流电源

H

Na,S()420INa,SO,

A.M极为阴极，电极反应式：()2+2e-+2H+=2・OH

B.双极膜中&O解离出的OFT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

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+、2小+、

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

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

N膜需在一价阴离子交唤膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是

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

II.（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H2c。3与乙极消耗的。2物质的量之比为4：1

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

电0解离为H+和OFT。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+2OH-

D.当电路中转移2moie-时，整套装置将制得ImolH2sO4

13.（2023•浙江•高二专题练习）N0・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

不无硬的是

-----------索0.6molL-'g

」(NH4)2SO4膜盐酸膜

a、,一b

^\U

NO+H2O

M室gN室］

HNO3

1ttt

O.lmolf1O.imolL'1废水

硫酸盐酸(含NF+,C「)

丙

A.b膜为阴离子交换膜

由

B.乙池中总反应的离子方程式为5so2+2NO+8H2O叁2NH^+5so彳+8H+

C.当浓缩室得到4L浓度为0.6mol1T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.在标准状况卜，若甲池有5.6LO2参加反应，则乙池中处理废气（SOZ和NO）的总体积

为I5.68L

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电极反应为Zn・2e+4OH=Zn（OH）C

D.放电时,消耗13gZn,N区域电解质溶液减少39.2g

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

B.充电时的总反应为:4OH+2Si=4Si+O2+2H2O

C.放电时，左侧贮液室中含S充的多硫电解质减少

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

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•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LiMifFexPOd+SC=M_FPP0+LiC,

放电1XX40

其装置工作原理如图所示。下列说法错误的是

三

二

二i

二

二

二

三

二

二

二

二f

I

二

三

I

三

二

二

二

三

三

二

二

^一

^

磷酸铁锂聚合物隔膜石墨

A.该电池工作时，负极的电极反应式为LiMi_xFexPO$-e-=Mi_xFexP04+Li+

B.该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，在充电时，阳离子由左向右移动

C.该电池充电时阴极的电极反应式为Li++6C+e-=LiC6

D.刀片电池可以搭载在新能源汽车上，作为动力来源

17.（2023秋・辽宁丹东•高三统考期末）隔膜电解法处理酸性的硝基苯废水，采用惰性

电极，装置示意图如下,下列说法错误的是

E源

匐^

6

温

\

：N6H

：

Na2so4溶液硝基苯废水

A.M为电源的正极

B.离子膜应为质子交换膜

N02NH,

b电极反应式为：lb+6e—+4H2。=

C.+60H-

D.电解一段时间后.理论上左侧电极室溶液pH不变

18.（2022秋・贵州铜仁・高三铜仁市第二中学校考阶段练习）利用钠碱循环法可脱除烟

气中的SO2。在钠碱循环法中Na2s。3溶液作为吸收液，当吸收液完全转化为NaHS3溶

液时，送至电解槽再生，再生装置如图所示。下列说法正确的是

Na2sO?溶液H,浓H2so4

ab

_离子一,Y

惰性电极交换膜惰性电极

NaHSOi溶液稀H,SO4

A.X、Y分别接直流电源正、负极

B.a、b分别为阴、阳离子交换膜

C.阳极主要电极反应式为2H20-4e-=（）2T+4H+

D.外电路通过Imole-时，X电极区约增加lmolNa+

19.（2023・上海•高三专题练习）电解K2M11O4水溶液制备KMnOq的装置如图所示。电解

后测得b极区溶液中溶质的总物质的量增大。下列说法错误的是

Pt电极

(b)

A.K2Mn（）4水溶液盛放在a极区

B.离了咬换膜为阳离了交换膜

C.当外电路转移2moi电子时，两极室溶液质量变化相差76g

D.“电解法”所得副产品可用作“酸性歧化法”制备KMnO4的原料

20.（2022・重庆•高三专题练习）I,2-二氯乙烷主要用作聚氯乙烯单体制取过程的中间

体，用电有机合成法合成1,2-二氯乙烷的装置如图所示。下列说法中正确的是

A.直流电源电极a为负极

B.X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜

C.液相反应中，C2H4被氧化为1,2-二氯乙烷

电解

D.该装置总反应为2C「4-2H2O：^2OH-+H2T+CI2T

21.（2022秋・安徽•高三校联考阶段练习）微生物脱盐电池既可以处理废水中CH3COOH和

NH：,又可以实现海水淡化，原理如下图所示。下列说法不正确的是

生物<s>生物

电极a,电极b

I1(r4Ph

co2rN

C1Na'、2

NO,.

CH.COOH一、

'一空气

NH；「

离子交换膜a£离子交换膜b

A.生物电极b为电池的正极

+

B.电极a的电极反应式为CH3COOH-8e-+2H2O=2co2T+8H

C.离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜

D.每生成标准状况下2.24LN2时，电路中转移0.6mol电子

22.(2022・重庆・西南大学附中校联考模拟预测)下列如图为光伏并网发电装置，左图甲

基氢氧化钱KCH3)4N0H］常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化馁［(CH3)4NC1］为原料,

采用电渗析法合成［(CH3)4NOH］(M=91g/mol)其工作原理如图所示，下列叙述中不止

确的是

太阳光叼、

(CH3)4NC1NaCl

浓溶液稀溶液

Jl-4N型半导体

ald

(CH3)4NOH

浓溶液『P型半导体

电极b

(CH)NOH」二匕:NaOH

溶34液-^=1

溶液光伏并网发电装置

。浓溶液

(CH3)4NClttN，

A.图中N型半导体为负极，P型半导体为正极

B.制备18.2g(CH3)4N0H,两极共产生4.48L气体(标准状况)

+

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

D.c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜

23.(2023.山东•统考高考真题)利用热再生氨电池可实现CuSO《电镀废液的浓缩再生。

电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CUSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后

电池开始工作。下列说法正确的是

隔膜

A.甲室Cu电极为正极

B.隔膜为阳离子膜

2+2+

C.电池总反应为：Cu+4NH3=[CU（NH3）4]

D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响

24.（2023・全国•高三专题练习）羟基自由基（-OH）具有极强的氧化性，一种能将茶酚氧

化为CO2和电。的组合装置如图所示。下列说法错误的是

府

离

子

子

交

交

换

换

膜

膜

mn

Cr(OH)

3NaCl溶液

A.离子交换膜n为阴离子交换膜

B.a极的电极反应式为Cr2（）7-+6e-+7H2O=2Cr（OH）3I+80FT

C.b、c两极产生气体的体积比为3:7（标准状况）

D.电池工作时，d极室溶液pH逐渐增大

25.（2023.山东烟台•校联考模拟预测）二甲基碉是重要的有机合成中间体，可采用“成

对间接电氧化“法合成。电解槽中某电极区反应过程如图所示，其电解液显碱性。

情性电极离子交换膜

下列说法正确的是

A.电极反应式为。2+2e*+2H+=H2O2

B.离子交换膜为阴离子交换膜

C.反应前后n（WO『）:n（WOT）不变

D.消耗1mol氧气,理论上可得到Imol二甲基飒

26.（2023・全国•高三专题练习）目前，应用电渗析法进行海水淡化是解决淡水资源匮乏

的有效途径之一，该方法是利用电解原理通过多组电渗析膜实现，工作原理如图所示[以

NaCl溶液代替海水），同时获得产品Cb、H?、NaOHo下列说法错误的是

直流电源

--------------•ab*-------------

电极M'*电极N

Pv।sriPnsriPi*i?

l-Dii]!

Na。溶液补充NaCI溶液稀NaOH溶液

A.a是直流电源的正极

B.电极M处产生的气体X为氯气

C.膜pq、st分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜

D.出口I、H分别接收NaCI浓溶液、淡水

27.（2023・全国•高三专题练习）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CH3COO-的溶液为例）。下列说法错误的是

A.负极反应为CH3CO（r+2H2O-8e-=2CO2+7H+

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lmol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D.加热a极区，升高温度，以加快反应速率，提升电池的效率

28.（2023•山东•高三专题练习）钾离子电池因其低成本和较高的能量/功率密度，引起

放电

了广泛关注。一种钾离子电池的总反应为xKCg+Ko5rMno2=8xC+KMnO,其