离子膜练习题
经典高考原电池电解池离子交换膜问题.doc
学习必备 欢迎下载经典高考原电池电解池离子交换膜问题【试题 】以铬酸钾为原料， 电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如下： 下列说法不正确的是A ．在阴极室， 发生的电极反应为： 2H 2O不锈钢惰性电极＋2e －－＋H 2↑＝ 2OHB ．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色，是因为阳极区 H ＋浓度增大，使平衡稀KOH 溶液K 2 CrO 4 溶液2 CrO 42 ＋ 2H＋Cr 2 O 72＋ H 2O 向右移动 |C ．该制备过程总反应的化学方程式为：阳离子交换膜4K 2CrO 4＋ 4H 2O通电2K 2Cr 2O 7＋4KOH ＋ 2H 2↑＋ O 2↑D ．测定阳极液中K 和 Cr 的含量。
若 K 与 Cr 的物质的量之比为 d ，则此时铬酸钾的转化率为 1－d2【答案】D－－(不锈钢 )发生的反应为＋ H 2↑；【解析】根据实验装置图可知：阴极2H 2O ＋ 2e ＝ 2OH 因为 CrO 42 是最高价含氧酸根， 不可能在阳极 (惰性电极 )失去电子，阳极发生的反应为 2H 2O—4e －＝ 4H +＋ O 2↑，产生的 H +使平衡 2 CrO 42 ＋2H ＋Cr 2 O 72 ＋H 2O 向右移动，即生成K 2Cr 2O 7，溶液逐渐由黄色变为橙色。
阳极室中多余的 K + 通过阳离子交换膜移向阴极室，平衡两室中的电荷。
电解过程中实质是电解水，一段时间以后，阴极室KOH 溶液浓度增大。
D 选项：在阳极室中，电解前是 K 2CrO 4 溶液，其 K 与 Cr 的物质的量之比值为 2，电解后若 K 2CrO 4 完全转化为 K 2Cr 2O 7 ，其 K 与 Cr 的物质的量之比值为 1，则 1≤ d ≤2。
在 1≤ d ≤2 时，铬酸钾的转化率 α 为 100%≤ α ≤0。
[巧解 ] 将 d 的取值范围 1≤ d ≤ 2 代入题设的 “式子： 1－ d”，铬酸钾的转化率 α 为 50%≤α ≤ 100%，与事实相悖。
新教材高中化学能力练习8离子交换膜在电化学中的应用含解析新人教版选择性必修1
能力课时落实(八) 离子交换膜在电化学中的应用(建议用时：40分钟)1．(·山东枣庄八中高二月考)已知X、Y均为惰性电极,海水中富含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等离子,用如图装置模拟海水淡化的过程。
下列叙述中不正确的是( )A．N是阴离子交换膜B．Y电极上产生有色气体C．X电极区有浑浊产生D．X电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD[隔膜N靠近阳极,阳极上是阴离子放电,所以隔膜N是阴离子交换膜,A正确；通电后Y电极为阳极,阳极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑,B正确；通电后X电极为阴极,阴极上是氢离子得到电子生成氢气,导致阴极区氢氧根离子浓度增大,OH－与Ca2＋、Mg2＋形成沉淀,C正确；X电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－,D错误。
] 2．(·山东青岛月考)用多孔石墨电极电解法脱硫不仅可以脱除烟气中的SO2,还可以制得H2SO4,装置如图所示。
下列有关说法错误的是( )A．阳极放电的物质是SO2B．阳极电极反应式为SO2－2e－＋SO2－4===2SO3C．电解过程电解池中SO2－4数目减少D．通N2的目的是将电解后的气体转移出来C[由示意图可知,阳极上SO2发生失电子的氧化反应生成SO3,电极反应式为SO2－2e－＋SO2－4===2SO3,则阳极放电的物质是SO2,A正确,B正确；电解池中总反应为O2＋2SO2===2SO3,所以电解过程电解池中SO2－4数目不变,C错误；阳极通入性质稳定的氮气,能将电解后的混合气体及时吹出,使之被水吸收生成H2SO4,达到彻底脱硫的目的,D正确。
]3．以石墨负极(C)、LiFePO4正极组成的锂离子电池的工作原理如图所示(实际上正负极材料是紧贴在锂离子导体膜两边的)。
充放电时,Li＋在正极材料上脱嵌或嵌入,随之在石墨中发生了Li x C6生成与解离。
(天津专用)2020高考化学二轮复习热点专攻9电化学中离子交换膜的应用训练(含解析)
精品文档，欢迎下载如果你喜欢这份文档，欢迎下载，另祝您成绩进步，学习愉快！热点专攻9 电化学中离子交换膜的应用1.(2019全国Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动,因此比现有工业合成氨的条件温和,同时还能提供电能,A项正确;阴极区发生的是得电子的反应,而左池中发生的是失电子的反应,B项错误;右池为正极区,氮气发生还原反应生成氨气,C项正确;左池中产生的氢离子通过交换膜向右池移动,即由负极区移向正极区,D项正确。
2.(2019天津河西高三模拟)利用电化学原理将有机废水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒物质的原理示意图如下图1所示,同时利用该装置再实现镀铜工艺示意图如图2所示。
当电池工作时,下列说法正确的是( )A.图1中H+透过质子交换膜由右向左移动B.工作一段时间后,图2中CuSO4溶液浓度减小C.当Y电极消耗0.5 mol O2时,铁电极质量增大64 gD.X电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O+16e-2CO2↑+N2↑+16H+解析:图1是原电池,Y电极上氧气被还原成水,所以Y是正极,氢离子移向正极,H+透过质子交换膜由左向右移动,A项错误;图2是电镀池,CuSO4溶液浓度不变,B项错误;当Y电极消耗0.5molO2时,转移电子2mol,铁电极上发生反应Cu2++2e-Cu,生成1mol铜,电极质量增大64g,C项正确;X是负极,失电子发生氧化反应,电极反应式是H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-2CO2↑+N2↑+16H+,D项错误。
3.工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。
届高三化学期末考前复习专题训练——电化学离子交换膜的分析与应用（word版，含答案与解析）
电化学离子交换膜的分析与应用专题训练1.水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。
该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌[Zn(CF3SO3)2]为电解液。
下列叙述错误的是()A．放电时，Zn2＋向V2O5电极移动B．充电时，阳极区电解液的浓度变大C．充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D．放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5＋x Zn2＋＋2x e－===Zn x V2O52．(2020·日照市高三3月实验班联考)荣获2019年诺贝尔化学奖的吉野彰是最早开发具有商业价值的锂离子电池的日本科学家，他设计的可充电电池的工作原理示意图如图所示。
该可充电电池的放电反应为Li x C n ＋Li(1－x)CoO2===LiCoO2＋n C。
N A表示阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是()A．该电池用于电动汽车可有效减少光化学烟雾污染B．充电时，阳极反应为LiCoO2－x e－===Li(1－x)CoO2＋x Li＋C．充电时，Li＋由B极移向A极D．若初始两电极质量相等，当转移2N A个电子时，两电极质量差为14 g3．2019年11月《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法，原理如图所示(已知：H2O2H＋＋HO－2，K a＝2.4×10－12)。
下列说法错误的是()A．X膜为选择性阳离子交换膜B．催化剂可促进反应中电子的转移C．每生成1 mol H2O2电极上流过4 mol e－D．b极上的电极反应为O2＋H2O＋2e－===HO－2＋OH－4.最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。
示意图如下所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：①EDTAFe2＋－e－===EDTAFe3＋②2EDTAFe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTAFe2＋该装置工作时，下列叙述错误的是()A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2OB．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋SC．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTAFe3＋/EDTAFe2＋，溶液需为酸性5. 用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B(OH)3]的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。
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 。
高考中有关离子交换膜的电化学试题
8.（节选自2014·江苏单科化 学卷，T20）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－ = Sn2－ ①写出电解时阴极的电极反应式：2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH- (或2H+ + 2e- = 。H2↑)
解析：
－
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
0 1
正极反应为Cl2＋2e－=2Cl－，A项错误；放电时，交换膜右侧的电极为正极，交换膜左侧的电 极为负极，负极放电产生的Ag＋与电解质HCl中的Cl－结合生成AgCl白色沉淀。则负极电极反 应式：2Ag－2e－＋2Cl－=2AgCl，B项错误；负极放电产生的Ag＋与电解质中的Cl－结合， 若用NaCl代替盐酸不会改变电池总反应，C项错误；当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜左 侧的电极放电产生0.01 mol Ag＋，与电解质中的0.01 mol Cl－结合生成AgCl沉淀，同时约 有0.01 mol H＋通过阳离子交换膜转移到右侧溶液中，则交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol 离子，D项正确。
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 （ D ）
2018-2019学年高三专题小练 电化学中的离子交换膜(优质原创每天更新)
2018-2019学年高三专题小练电化学中的离子交换膜（优质原创每天更新)第I卷（选择题)一、单选题1．在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2其原理如图所示，正确的是（）A.通电后，H+通过质子交换膜向右移动，最终右侧溶液pH减小B.电源A极为负极C.通电后，若有22.4LH2生成，则转移0.2mol电子D.与电源A极相连的惰性电极上发生的反应为CH3COOH-8e-+2H2O=CO2↑+8H+【答案】D2．模拟电渗析法淡化海水的工作原理示意图如下。
已知X、Y均为惰性电极，模拟海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO42-等离子。
下列叙述不正确的是（）A.N是阴离子交换膜B.Y电极上产生有色气体C.X电极区域有浑浊产生D.X电极反应式为2H2O－4e－=4H＋＋O2✁【答案】D3．有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下图所示（电极未标出），下列说法不正确的是（）A．气体B为H2B．相同条件下，当电解池生成2L Cl2，理论上燃料电池应消耗1L O2C．极室1 与极室2之间的离子交换膜也为阳离子交换膜D．溶液a、b、c的pH大小顺序为：a>b>c【答案】D4．氯碱工业的原理示意图如图。
下列说法正确的是A．M为负极B．通电使氯化钠发生电离C．出口c收集到的物质是氯气D．通电一段时间后，阴极区pH降低【答案】C5．氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示(电极均为石墨电极)。
下列说法中正确的是( )A．M为电子流出的一极B．通电使氯化钠发生电离C．电解一段时间后，阴极区pH降低D．电解时用盐酸调节阳极区的pH在2～3，有利于气体逸出【答案】D6．工业上采用如图装置模拟在A池中实现铁上镀铜，在C装置中实现工业KCl制取KOH溶液。
下列有关说法错误的是A．a为精铜，b为铁制品可实现镀铜要求B．c为负极，电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－＝CO32-＋6H2OC．从e出来的气体为氧气，从f出来的气体为氢气D．钾离子从电解槽左室向右室迁移，h口出来的为高浓度的KOH溶液【答案】C7．工业上利用电化学方法将SO2废气二次利用，制备保险粉（Na2S2O4）的装置如图所示，下列说法正确的是（）A．电极Ⅱ为阳极，发生还原反应B．通电后H+通过阳离子交换膜向电极Ⅰ方向移动，电极Ⅱ区溶液pH增大C．阴极区电极反应式为：2SO2+2e﹣═S2O42﹣D．若通电一段时间后溶液中H+转移0.1mol，则处理标准状况下SO2废气2.24L【答案】C8．如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2，并用阴极排出的溶液吸收NO2。
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。
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电解工段复习题
一、填空
1、用于氯碱工业的阳离子交换膜目前主要有全氟磺酸膜、全氟羧酸膜和全氟磺酸/羧酸复合膜，现在主要使用全氟磺酸/羧酸复合膜类型。
2、离子膜电解槽有单极槽和复极槽两种型式。
不管那种槽型，每台电解槽都是由若干个电解单元组成。
每个电解单元都有阴极、阳极和离子膜。
3、单极槽运转特点是低电压、大电流。
复极槽运转特点是低电流、高电流。
4、树脂再生分为吸附、脱吸、再生三个过程。
5、树脂主要吸附钙、镁两种离子。
树脂塔出口要求指标小于20PPB 。
6、进树脂塔盐水温度应控制在55-65 °C。
7、离子膜主要有杜邦、旭硝子、旭化成厂家生产。
8、树脂塔长时间停车，树脂塔内盐水浓度应稀释到10 。
9、树脂塔再生时进树脂塔的稀释酸浓度 4 ％，稀释碱浓度5 ％。
10、首次开车要求槽温应该大于75 °C。
11、在降电流过程中应先降电流，后根据流量表降低流量。
二、选择
1、遇有碱液灼伤，处理方法是(C
A、立即离开现场
B、立即进行包扎
C、立即用自来水或鹏酸水彻底冲洗
后，送保健站治疗D、立即到空气新鲜透风处
2、电解槽温度指标一般控制在( B )
A、70～80℃
B、80～90℃
C、75~85℃
D、78～93℃
3、电流效率低的可能原因有( ABCD )
A、碱浓度过低
B、电流密度低
C、二次盐水中杂质超标
D、膜出现针孔
4、氯气是一种有毒、有害气体，当氯气外溢时，工作人员应( A )
A、离开现场，到上风向
B、离开现场，到下风向
C、原地不动，坚
守岗位D、立即躺倒，做人工呼吸
5、在空气中混有氢气也是有危险的，为了确保安全，当氢气排入大气时( D )
A、要先分析氢气纯度
B、要准备好灭火器材
C、要先让有关人员离开
现场D、要先经过阻火器
6、再生后二次盐水中钙、镁超标的原因（ABCD ）
A、树脂量不足
B、树脂性能下降
C、镁离子含量高导致钙镁总量超标
D、一次盐水温度及PH不合适
7、如果氯气中含氢气超过（B ）时，就有爆炸的危险。
A、0.4~0.5%(vol)
B、4%(vol)
C、1%(vol)
D、0.1%(vol)
8、烧碱中氯化物含量高，可能的原因是( ACE )
A、电流密度低
B、槽温低
C、阳极液中氯化钠浓度低
D、阴极液中NaOH浓度高
E、膜机械性能损伤或针孔
9、如何断定一个单元槽有针孔（ABC ）。
A、极化电压低
B、电槽在低电流运行时，阳极液溢流变色慢
C、氯中含氧高
D、电槽单元槽电压偏高
三、简答
1、解释什么是电槽的电流效率？p33
2、影响电流效率的因素？p37
3、简述真空脱氯原理？
脱氯主要是破坏反应式CL2+H2O→HCLO＋H＋＋CL＋的平衡关系，通过加酸和降低液体表面氯气分压使反应向生成氯气的方向进行，以达到脱除氯气的目的。
4、简述氯酸盐分解原理？p171
5、阳极液浓度对膜的影响？
随淡盐水浓度的降低，电流效率也降低。
这是由于淡盐水浓度的降低，将是膜中含水率增高，导致氢氧根反渗速度增加，使电流效率下降。
长时间浓度偏低，会使膜发生膨胀，严重时导致起泡、分层、出现针孔。
6、盐水中钙镁含量高对电槽的影响？
Ca2+、Mg2+离子会与从阴极室反渗到阳极室的氢氧根生产氢氧化物沉淀在膜中，使槽电压升高，电流效率下降，而且形成微孔导致膜出现物理损伤、折裂，引起膜结构不可修复的损伤。
7、解释电流密度？作用在单位面积上的电流强度。
单位为KA/m2.
8、极化电流的作用？当电解槽停止供电后，自身就变成一个原电池，为防止对电解槽的阴极发生电化学腐蚀，外加极化电流。
9、脱氯淡盐水加亚硫酸钠的作用？
添加亚硫酸钠，与残余游离氯发生氧化还原反应，达到最终的脱氯目的。
四、简述及计算
1.一化工厂有离子膜电解槽8台，每台电槽有80个单元槽，每台电槽运行电流15.5KA，试问8小时内可实际产碱多少吨，氯气多少吨（电流效率按96％计）？G=KINTή=1.492*8*80*15.5*8*0.96=113.7T（烧碱）
氯气＝113.7*71/80＝100.9T
2、简单论述离子膜工段工艺流程。