高考中有关离子交换膜的电化学试题
【能力版】微专题32电化学中的交换膜-第二辑：高考化学复习考点专题练习(原卷版)(全国版)
A ．阳极反应：--22Cl -2e Cl =B ．阴极区溶液中-OH 浓度逐渐升高C ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阳极室溶液减少D ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阴极室物质最多增加2．（2024·河北·高考真题）我国科技工作者设计了如图所示的可充电第32讲 电化学中的交换膜01考情分析回答下列问题。
下列说法错误的是A ．放电时，电池总反应为2242CO +Mg MgC O =B ．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接C ．充电时，电子由Mg 电极流向阳极，2+Mg 向阴极迁移A ．电解一段时间后阳极区()-c OH 减小B ．理论上生成+321molH N CH COOH 双极膜中有24mol H O 解离C ．阳极总反应式为---222HCHO+4OH -2e 2HCOO +H +2H O=D ．阴极区存在反应+-2242H C O +2H +2e CHOCOOH+H O=2．（2023·重庆·高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。
如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。
下列叙述错误的是A ．电极a 为阴极B ．H +从电极b 移向电极aC ．电极b 发生的反应为：半胱氨酸的同时生成1mol 烟酸核心知识精炼A ．阳极反应：--22Cl -2e Cl =B ．阴极区溶液中-OH 浓度逐渐升高C ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阳极室溶液减少D ．理论上每消耗231 mol Fe O ，阴极室物质最多增加138g2．（2023·河北·高考真题）我国科学家发明了一种以和2MnO 为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。
放电时，电极材料转化为。
下列说法错误的是A ．充电时，b 电极上发生还原反应B ．充电时，外电源的正极连接b 电极C ．放电时，①区溶液中的24SO -向②区迁移D ．放电时，a 电极的电极反应式为222MnO 4H 2e Mn 2H O +-+++=+3．（2025高三·全国·专题练习）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
江苏省宿豫中学-----一组有关离子交换膜的电化学试题赏析
一组有关离子交换膜的电化学试题赏析在近几年高考中，涉及离子交换膜的试题比较多，且常出常新。
离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。
根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高中试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子（H +）通过。
可见，离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。
基于此，现改编一组试题，体会离子交换膜原理的一些应用。
一． 隔离某些物质防止发生反应例题1：目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。
则下列叙述中错误的是（ ）A 、NaOH 、H 2均在Ⅰ区产生B 、 图中a 为阴离子交换膜C 、使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH 和Cl 2，阻止二者之间的反应D 、电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色【解析】Ⅰ区是阴极室，H +（H 2O ）放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，II 区Na +通过a 进入I 区，故a 应该是阳离子交换膜；Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl -放电生成氯气，II 区Cl -通过b 进入III 区，故b 应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。
错误的是B 。
例题2：下图常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。
甲醇在催化剂作用下提供质子和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH 3OH ＋3O 2 2CO 2＋4H 2O 。
则该装置中（填a或b）为电池的负极，其电极反应为。
【解析】左电极是电子流出的，故为电池负极（或阳离子H+流向右电极）；负极甲醇失去电子，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+（或正极反应为4H++O2+4e-=2H2O，利用电池总反应—正极反应=负极反应）。
2024届高三化学二轮复习+专题七++：离子交换膜在电化学中的应用
近年高考中涉及离子交换膜原理的考题 频繁出现，这一类题型的特点是新情境、 老问题，考查的知识点有原电池原理、 电解池原理、化学电源等。能够多方位 考查化学学科核心素养。
近几年高考卷中有关离子交换膜考查内容统计
阳离子交换膜 阴离子交换膜
小专题 2023年河北卷， 2023年湖北卷，10
13
2023年6月浙江 2023年山东卷，11 卷，13
3.重温经典
平衡电荷，溶质单一
原电池
【例2】(2023河北卷7题)我国科学家发明了一种以
负极
和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构
正极
如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料
转化 -2e-
为
B 。+下2K列+说法错误的是（ ）
负极反应
A.充电时，b 电极上发生还原反应 B.充电时，外电源的正极连接 b 电极 C.放电时，①区溶液中的SO42－向②区迁移
稀
2.知识重构
7. 分离提纯时，杂质离子一般从“原料室”移出。
（6）离子交换膜的选择 离子交换膜作用：③分离提纯。
例4：[2016·全国卷Ⅰ]三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性 电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO42-可通过 离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。 ab、cd均选何种交换膜？
质子交换膜
2023年全国 甲卷，6
2020年北京 卷，节选
双极膜
2023年广东 卷，16
2021年全国 甲卷，13
离子交换膜 2022年全国甲卷，4
2023年北京卷，5
2022年山东卷， 2023年河北卷，13 13 2021河北卷，9 2022河北卷，12
有关离子交换膜的电化学试题解题策略
离子交换膜在高考电化学试题中的常见考点归纳一、氯碱工业原理答案：D:精制NaCl F：氯气 E：稀NaCl X：阳离子交换膜 A：H2O（含少量NaOH）C：H2 B：NaOH延伸：如下图所示，在没有离子交换膜的情况下，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，可以制取环保型消毒液，请写出电池总反应式。
NaCl+H2O=NaClO+H2【类题训练1】某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。
①图中a表示离子交换膜（填“阴”或“阳”）。
A，E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示，E表示。
【类题训练2】（1）写出用惰性电极电解硫酸钠水溶液的总反应式2H2O=2H2+O2 __（2）某同学根据氯碱工业中的膜技术原理，设计出了一个电解硫酸钠溶液制氢氧化钠溶液和硫酸溶液的装置，标出进出物质的化学式：A___O2________；B____H2_______；C___NaOH________；D_____H2O（含少量NaOH）______；E_____Na2SO4______；F_____H2O（H2SO4）______；G__H2SO4_________。
膜b为___阳离子________（填“阳离子交换膜”或“阴离子交换膜”）。
此装置中的电解总方程式为：_2Na2SO4+6H2O=2H2+O2+2H2SO4+4NaOH【类题训练3 (2016全国新课标I)】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和24SO-可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
B下列叙述正确的是A.通电后中间隔室的24SO-离子向正极区迁移，正极区溶液pH增大B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C.负极区反应为2H 2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成二、高考题中的离子交换膜类电化学装置1、物质的制备（1）选择型(2013·浙江高考·11)通过如下电解装置制备KIO3,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。
高考中有关离子交换膜的电化学试题共22页文档
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
高考中有关离子交换膜的电化学试题 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
电化学中的阴、阳离子交换膜专项练习(附解析)
电化学中的阴、阳离子交换膜专项练习（附解析）一、单选题（本大题共23小题）1.氮氧化物具有不同程度的毒性，利用构成电池方法既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，发生反应6NO2+ 8NH3= 7N2+ 12H2O，装置如图所示。
下列关于该电池的说法正确的是( )A. 为使电池持续放电,离子交换膜需选用阴离子交换膜B. 电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极C. 电极A极反应式为D. 当有被处理时,转移电子物质的量为2.海水是巨大的资源宝库，从海水中提取食盐和溴的过程如图所示；下列描述错误的是（）A. 淡化海水的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法B. 以NaCl为原料可以生产烧碱、纯碱、金属钠、氯气、盐酸等化工产品C. 步骤Ⅱ中鼓入热空气吹出溴,是因为溴蒸气的密度比空气的密度小D. 用水溶液吸收的离子反应方程式为3.离子交换法净化水过程如图所示。
下列说法错误的是( )A.水中的、、通过阴离子树脂后被除去B. 经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变C. 通过净化处理后,水的导电性降低D. 阴离子树脂填充段存在反应4.下图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K＋通过，该电池充放电的化学S2＋KI3K2S4＋3KI；装置(Ⅱ)为电解池的示意图，当闭合开关K时，方程式为2KX附近溶液先变红。
则下列说法正确的是()A. 闭合K时,从左到右通过离子交换膜B. 闭合K时,电极A的反应式为C. 闭合K时,X的电极反应式为D. 闭合K时,当有通过离子交换膜,X电极上产生标准状况下气体5.我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。
为了实现空间站的零排放，循环利用人体呼出的并提供，我国科学家设计了一种装置（如下图），实现了“太阳能→电能→化学能”转化，总反应方程式为。
关于该装置的下列说法正确的是（）A. 图中N型半导体为正极,P型半导体为负极B. 图中离子交换膜为阳离子交换膜C. 反应完毕,该装置中电解质溶液的碱性增强D. 人体呼出的气体参与X电极的反应：6.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过．下列有关叙述不正确的是（）A. Zn电极上发生氧化反应B. 电子的流向为电流表C. 由乙池通过离子交换膜向甲池移动D. 电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量明显增加7.某种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示，图中有机废水（酸性）中的有机物可用C6H10O5表示[交换膜分别是只允许阴（阳）离子通过的阴（阳）离子交换膜]，下列有关说法中不正确的是A.电池工作时,电子由a极经导线流向b极B. 交换膜a是阴离子交换膜C. 电极b的反应式：D. 相同时间内相同状况下生成和的体积比为8.电渗析法是指在外加电场作用下，利用阴离子交换膜和阳离子交换膜的选择透过性，使部分离子透过离子交换膜而迁移到另一部分水中，从而使一部分水淡化而另一部分水浓缩的过程．如图是利用电渗析法从海水中获得淡水的原理图，已知海水中含Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为石墨电极．下列有关描述错误的是（）A. 阳离子交换膜是A,不是BB. 通电后阳极区的电极反应式：C. 工业上阴极使用铁丝网代替石墨碳棒,以减少石墨的损耗D. 阴极区的现象是电极上产生无色气体,溶液中出现少量白色沉淀9.双极膜（BP）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-，作为H+和OH-离子源。
高中化学二轮复习试题离子交换膜在交换膜里的应用
2020届高考化学二轮题型对题必练——离子交换膜在交换膜里的应用1. 电解法制备MnO 2的装置如图所示。
下列说法不正确的是A. 离子交换膜可选用质子交换膜B. 阳极反应式为Mn 2++2H 2O −2e −=MnO 2+4H +C. 阴极区溶液的pH 增大D. 导线中通过1mole −时,理论上阳极区溶液的质量减少44.5g2. 双隔膜电解池的结构示意简图如图所示,利用该装置可电解硫酸钠溶液以制取硫酸和氢氧化钠,并得到氢气和氧气。
对该装置及其原理判断正确的是（）A. a 气体为氢气,b 气体为氧气B. A 溶液为氢氧化钠,B 溶液为硫酸C. C 隔膜为阳离子交换膜,d 隔膜为阴离子交换膜D. 该电解反应的总方程式可以表示为2Na 2SO 4+6H 2O =电解2H 2SO 4+4NaOH +O 2↑+2H 2↑3. 如图装置（Ⅰ）为一种可充电电池的示意图,其中的离子交换膜只允许K +通过,该电池充放电的化学方程式为；K 2S 4+3KI ⇌放电充电 2K 2S 2+KI 3 ,装置（Ⅱ）为电解池的示意图当闭合开关K 时,X 附近溶液先变红．则下列说法正确的是（ ）A. 闭合K 时,K 十从左到右通过离子交换膜B. 闭合K 时,A 的电极反应式为：3I −−2e −=I 2− C. 闭合K 时,X 的电极反应式为：2CI −−2e −=Cl 2↑D. 闭合K 时,当有0.1mo1K +通过离子交换膜,X 电极上产生标准状况下气体2.24L 4. 如图所示,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X 为阳离子交换膜。
下列有关说法正确的是( )A. 反应一段时间后,乙装置中在铁电极区生成氢氧化钠B. 乙装置中铁电极为阴极,电极反应式为Fe −2e -=F e 2+C. 通入氧气的一极为正极,发生的电极反应为O 2-4e -+2H 2O =4OH -D. 反应一段时间后,丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变5. 高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。
高考化学电化学专题训练离子交换膜在电化学中的作用(附解析)
高考化学电化学专题训练离子交换膜在电化学中的作用（解析附后）1.NaBH4燃料电池具有电压高、能量密度大等优点。
以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。
下列说法不正确的是( )A．离子交换膜应为阳离子交换膜，Na＋由左极室向右极室迁移B．该燃料电池的负极反应式为BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2OC．电解池中的电解质溶液可以选择 CuSO4溶液D．每消耗2.24 L O2(标准状况)时，A电极的质量减轻12.8 g2.一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化,其工作原理如图所示,图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。
下列有关说法不正确的是( )A.Cl-由中间室移向左室B.X气体为CO2C.处理后的含NO3-废水的pH降低D.电路中每通过4 mol电子,产生X气体的体积在标准状况下为22.4 L3.四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，其工作原理如下图所示(a、b为石墨电板，c、d、e为离子交换膜)，下列说法正确的是（）A. M 为正极B. 制备1mol(CH 3)4NOH ,a 、b 两极共产生0.5mol 气体C. c 、e 均为阳离子交换膜D. b 极电极反应式：2H 2O −4e −=O 2↑+4H +4.利用电化学原理还原CO 2制取ZnC 2O 4的装置如图所示(电解液不参加反应),下列说法正确的是( )A.可用H 2SO 4溶液作电解液B.阳离子交换膜的主要作用是增强导电性C.工作电路中每流过0.02 mol 电子,Zn 电极质量减重0.65 gD.Pb 电极的电极反应式是2CO 2-2e -C 2O 42-5. NaClO 2是重要的消毒剂和漂白剂,可用如图所示装置制备。
下列说法正确的是 ( ) A.电极b 为负极 B.阳极区溶液的pH 增大 C.电极D 的反应式为ClO 2+e -Cl O 2-D.电极E 上生成标准状况下22.4 L 气体时,理论上阴极区溶液质量增加135 g6.如图所示阴阳膜组合电解装置用于循环脱硫，用NaOH 溶液在反应池中吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na 2SO 3溶液进行电解又制得NaOH 。
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高考中有关离子交换膜的电化学试题
离子交换膜是一种对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因在应用
时主要是利用它的离子选择透过性，又称为离子选择透过性膜．离子交换膜法在
电化学工业中应用十分广泛。教材中并未专门介绍，一般是在讲解氯碱工业时介
绍阳离子交换膜的应用，但在近年考试中涉及离子交换膜原理的考题屡见不鲜．
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、交换膜在中学电化学中的作用：
1.防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。
（如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室
与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。
2.用于物质的制备、分离、提纯等。
三、离子交换膜的类型：
常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。
四、试题赏析：
1.某同学按如图所示装置进行试验，A、B为常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。
当K闭合时，SO42-从右向左通过阴离子交换膜移向A极．下列分析正确的是
A．溶液中c(A2＋)减小
B．B极的电极反应：B－2e－ = B2＋
C．Y电极上有H2产生，发生还原反应
.
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D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解
2．（2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上
发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是
A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－
B．电池的电解液可为KOH溶液
C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－
D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度
越高
3．（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为
2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是
A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl
－
B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成
C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变
D．当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
4.(2013·浙江高考·11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间
用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,
蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH-=I+5I-+3H2O
下列说法不正确的是 ( )
A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
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;.
B.电解结束时,右侧溶液中含有I
C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑
D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变
5.（2012年重庆T29(3)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，
原理如下图。
①电源的负极为________(填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为________、________。
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将____________；若两极共收集
到气体13.44 L(标准状况)，则除去的尿素为____________g(忽略气体的溶解)。
6.（节选自2013年重庆T11(2)）．化学在环境保护中起着
十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治
理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO3－的原理如图所示。
①电源正极为 （填A或B），阴极反应式
为 。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质
量变化差(Δm左－Δm右)为 g。
7．（节选自2014·北京理综化学卷，T26）NH3经一系列反应可以得到 HNO3。
.
;.
（4）IV中，电解NO制备 NH4NO3，其工作原理如上图所示，为使电解产物全部
转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_____________，说明理由：________________。
8、（节选自2014·江苏单科化学卷，T20）（14分）硫化氢的转化是资源利用和
环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。
（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如题20图—1所示的电解池的阳极区进行
电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－—2e－ S （n—1）S+ S2－ S
n
2
①写出电解时阴极的电极反应式： 。
②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写
成 。
9．（节选自2014·新课标全国卷Ⅰ）次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，
具有较强还原性。回答下列问题：
(4)H3PO2也可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和
阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
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;.
①写出阳极的电极反应式： ________________________________。
②分析产品室可得到H3PO2的原因是________________________________。
③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的
稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳
极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是
________________________________。