2026年高考复习化学课时检测四十七：离子交换膜在电池中的应用（含解析）

课时检测(四十七)离子交换膜在电池中的应用

1．利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示。下列说

法错误的是()

A．电极1为正极

B．Y为阳离子选择性交换膜

C．电极2上只有Cu析出

D．负极的电极反应式：

－－－－

BH4＋8OH－8e===B(OH)4＋4H2O

2．我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(C3H8O3)和二氧化碳转化为甘油醛(C3H6O3)

和合成气，原理如图所示。下列说法正确的是()

A．催化电极b与电源正极相连

B．电解时，催化电极a附近溶液的pH增大

C．电解时，阴离子透过交换膜向b极迁移

D．生成的甘油醛与合成气的物质的量相等

3．科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质的回收率达到98%，

工作原理如图所示：

下列说法错误的是()

A．溶液R中溶质的主要成分为HCl

B．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜

C．a极的电极反应式为

－－

2H2O－2e===2OH＋H2↑

D．每转移1mol电子，理论上乳清质量减少58.5g

4．利用如图的电解装置分离含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4的混合物浆液，使其分离成固

体混合物和含铬元素溶液。下列有关分析错误的是()

A．电解装置工作时，石墨2应该连接铅蓄电池的PbO2电极

2－2－

B．分离后，含铬元素的粒子有CrO4和Cr2O7，存在于阳极室中

C．每转移1mole－时，阴极室电解质溶液的质量增加23g

D．阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离

5．己二腈[NC(CH2)4CN]是工业制造尼龙­66的原料，利用丙烯腈(CH2===CHCN，不溶于水)为

原料、四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法正确的

是()

A．交换膜为阴离子交换膜

B．当电路中转移1mole－时，阳极室溶液质量减少8g

C．(CH3)4NBr在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解

D．正极区的电极反应为

－＋

2CH2===CHCN＋2e＋2H===NC(CH2)4CN

6．某同学设计的利用NO—空气质子交换膜燃料电池通过电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置

如图所示。下列说法错误的是()

－＋

A．Pt(Ⅰ)极的电极反应式为O2＋4e＋4H===2H2O

B．电解池中Ⅱ池和Ⅲ池之间的X膜应为质子交换膜

2－

C．工作时，Ⅰ池中SO4通过阴膜向Ⅱ池中移动

D．若Pt(Ⅱ)极消耗11.2LNO，则Cr棒质量增加26g

7．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2的装置如图所示。下

列说法正确的是()

2－－

A．a极反应：CH4＋4O＋8e===CO2＋2H2O

B．A膜和C膜均为阴离子交换膜

C．可用铁电极替换阴极的石墨电极

D．a极上通入2.24L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4mol

8．乙醛酸()是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，

原理如图所示。该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的

产物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是()

A．若有2molH＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为2mol

－＋

B．M极上的电极反应式为OHC—CHO＋H2O＋2e===HOOC—CHO＋2H

C．M极与电源的负极相连

D．电解一段时间后，N极附近溶液的pH变小

9．一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选

择性透过Cl－和Na＋，在两电极板间形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误

的是()

A．a电极为电池的正极，电极反应为

＋－

2H＋2e===H2↑

B．A为阳离子交换膜，C为阴离子交换膜

C．负极隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持

D．该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，优点是电极产物有经济价值

10．高锰酸钾在化工、医药、水处理等很多方面都有着重要应用，可以用电解法制备，装置如图。

直流电源采用乙烷—空气碱燃料电池。下列说法错误的是()

A．电源负极的电极反应式为

－－2－

C2H6－14e＋18OH===2CO3＋12H2O

B．a极为直流电源的正极

C．保持电流恒定，升高温度可以加快电解速率

D．此离子交换膜应为阳离子交换膜

11．焦亚硫酸钠(Na2S2O5)可用作食品加工的防腐剂，制备示意图如图。已知：2NaHSO3===Na2S2O5

＋H2O。下列说法不正确的是()

A．采用的是阳离子交换膜

B．阳极的电极反应式为

－＋

2H2O－4e===4H＋O2↑

C．当阴极生成0.2g气体时，a室溶液质量减少1.6g

D．电解后将b室溶液进行结晶、脱水，可得到Na2S2O5

课时检测(四十七)

－－－－

1．D电极1发生氧化反应：BH4＋8OH－8e===B(OH)4＋4H2O，为负极，故A错误，D正

确；Y为阴离子选择性交换膜，故B错误；电极2上Cu2＋及H＋在正极上得到电子被还原，故C错

误。

－2－－2－

2．D催化电极b上发生还原反应：2CO2＋2e===CO＋CO3、H2O＋2e＋CO2===H2＋CO3，

－＋

为阴极，与电源负极相连，A项错误；催化电极a上发生氧化反应：C3H8O3－2e===C3H6O3＋2H，

催化电极a附近溶液中c(H＋)增大，pH减小，B项错误；电解时阴离子透过离子交换膜向阳极a极

迁移，C项错误；由阳极反应，生成1mol甘油醛转移2mol电子，由阴极反应，生成1mol合成气

转移2mol电子，根据电解时各电极上转移电子数相同，则阳极生成的甘油醛与阴极生成的合成气的

物质的量相等，D项正确。

3．C光伏电池电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，左侧a极附近稀NaOH溶液最终变成

－－－＋

浓NaOH溶液，说明a极区溶液中水得电子生成氢气和OH：2H2O＋2e===2OH＋H2↑，Na通过膜1

迁移到a极区，所以a极为阴极，膜1为阳离子交换膜，同理，乳清中的氯离子通过膜2迁移到b

－－

极区，发生失电子的氧化反应：2Cl－2e===Cl2↑，膜2为阴离子交换膜，最终输出的溶液R仍为

稀盐酸，溶质的主要成分为HCl，A、B正确，C错误；每转移1mol电子，理论上迁移1molNa＋和

1molCl－，因此乳清质量减少23g＋35.5g＝58.5g，D正确。

－－

4．C左侧电极为阴极，发生的电极反应为2H2O＋2e===2OH＋H2↑，同时钠离子通过阳离

－＋

子膜进入阴极室，每转移1mole，生成0.5molH2，同时有1molNa进入阴极室，故阴极室电解

质溶液的质量增加23g－1g＝22g，C错误；右侧电极为阳极，铅蓄电池的PbO2电极为正极，故石

2－2－

墨2应该连接铅蓄电池的PbO2电极，A正确；含铬元素的粒子有CrO4和Cr2O7，阴离子向阳极

移动，分离后，存在于阳极室中，B正确；阴极室生成的物质为氢氧化钠，氢氧化铝可溶于强碱氢氧

化钠而二氧化锰不溶，故可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离，D正确。

5．C催化电极a：CH2===CHCN→NC(CH2)4CN，发生还原反应，为阴极，电极反应式为

－＋

2CH2===CHCN＋2e＋2H===NC(CH2)4CN，D错误；催化电极b为阳极，电极反应式为2H2O－

－＋

4e===O2↑＋4H，生成的氢离子由阳极区进入阴极区，故交换膜为阳离子交换膜，A错误；当电路

中转移1mole－时，阳极室生成氧气0.25mol，质量为8g，同时有1molH＋进入阴极区，故溶液质

量减少9g，B错误；丙烯腈为有机物，不溶于水，(CH3)4NBr在电化学合成中作电解质，并有利于

丙烯腈的溶解，C正确。

6．DPt(Ⅱ)极：NO→HNO3，发生氧化反应，为负极，故Pt(Ⅰ)极为正极，电极反应式为O2＋

－＋－＋

4e＋4H===2H2O，A选项正确；石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e===O2↑＋4H，生成

＋2－

的H通过X膜进入Ⅱ池中形成硫酸，故X膜为质子交换膜，B选项正确；工作时，Ⅰ池中SO4通过

阴膜向Ⅱ池中移动形成硫酸，C选项正确；未标明气体所处环境的温度与压强，无法计算，D选项错

误。

2－－

7．Ca极为负极，负极上甲烷发生氧化反应，电极反应式为CH4＋4O－8e===CO2＋2H2O，

A错误；利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，可知阳极室的电

－－

极反应式为2Cl－2e===Cl2↑，则阳极室内钙离子向产品室移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的

－－

电极反应式为2H2O＋2e===2OH＋H2↑，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，

B错误；阴极电极不参与反应，可用铁电极替换阴极的石墨电极，C正确；a极上通入2.24L甲烷，

没有注明在标准状况下，无法计算钙离子减少的物质的量，D错误。

8．A有2molH＋通过质子交换膜时，电池中转移2mol电子，阴极的电极反应式为

＋－－－

HOOC—COOH＋2H＋2e===HOOC—CHO＋H2O，阳极区的反应有2Cl－2e===Cl2↑、

－＋

OHC—CHO＋Cl2＋H2O===HOOC—CHO＋2Cl＋2H，两极各生成1mol乙醛酸，共生成2mol

乙醛酸，故A正确；M极为电解池的阳极，氯离子在阳极上失电子发生氧化反应生成氯气，电极反

－－

应式为2Cl－2e===Cl2↑，然后氯气将乙二醛氧化为乙醛酸：OHC—CHO＋Cl2＋

－＋

H2O===HOOC—CHO＋2Cl＋2H，故B错误；M极为电解池的阳极，与电源的正极相连，故C

错误；N极为电解池的阴极，若有2molH＋通过质子交换膜进入阴极室，则电池中转移2mol电子，

＋－＋

阴极的电极反应式为HOOC—COOH＋2H＋2e===HOOC—CHO＋H2O，消耗的H与迁移过来

的H＋的物质的量相等，但乙二酸中羧基减少了，N极附近溶液的pH不会减小，只会变大，故D错

误。

9．B由题图中电子的移动方向可以判断a电极为电池的正极，b电极为电池的负极，正极电极

＋－＋－

反应为2H＋2e===H2↑，A正确；Na向a电极方向移动，Cl向b电极方向移动，故A为阴离子

交换膜，C为阳离子交换膜，B错误；通过负极表面的氧化作用，维持负极隔室溶液的电中性，C正

确；离子交换膜价格昂贵，但两极产物氢气、氯气是工业制盐酸等的原料，D正确。

－－

10．C电源负极上乙