高三化学培优训练——电化学中的离子交换膜key
高考化学专项突破 离子交换膜在电化学装置中的应用
高考化学专项突破----离子交换膜在电化学装置中的应用一、离子交换膜的功能：使离子有选择性的定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
二、离子交换膜在电化学中的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触。
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Cl2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H2混合发生爆炸)。
(2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(3)用于物质的制备、分离、提纯等。
三、离子交换膜的类型根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考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，简称阳膜，只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过；阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子(H＋)通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
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。
注意：①反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同。
②同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。
③离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。
四、离子交换膜类型的判断根据电解质溶液呈中性的原则，判断膜的类型。
判断时首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余，因该电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向，进而确定离子交换膜的类型，如电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH－有剩余，阳极区域的Na＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH－结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。
五、真题再现1、(2019·全国卷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。
高三二轮复习---能力提升 离子交换膜在电化学中的应用(共16张PPT)
阴极
阳极
直击高考
【2015全国I卷11】微生物电池是指在微生物的作用下 将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是（ A ）
A
微生物
O2
C6H12O6+H2O 质子交换膜
厌氧反应
有氧反应
A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，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．负极反应为2 H2O–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
直击高考
【2018全国I卷13】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。示意图如图所示，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：
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
直击高考
【2016全国I卷5】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。
下列叙述正确的是（ B ）
高三二轮复习---能力提升
交流与讨论1
请同学们画出电解饱和NaCl溶液制取NaOH、H2和Cl2的装置 图，标出电极材料，写出电极反应式和总反应式。
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2
专题突破 ——电化学中“离子交换膜”的应用
例15、【2016浙江卷】金属（M）–空气电池（如图）具有原料易
得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。
该类电池放电的总反应方程式为：4M +nO2 + 2nH2O == 4M(OH)n 已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放
出的最大电能。下列说法不正确的是(
A.该原电池的正极反应是Zn-2e-====Zn2+； B.电池工作一段时间后，甲池的c(Cl-)增大； C.一段时间后，乙池中溶液的红色逐渐褪去； D.石墨电极上发生氧化反应。
例5、工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂 质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳 离子交换膜，其工作原理如图所示。下列说法中不原 Nhomakorabea是。
阳极产生O2，pH减小，HCO3-浓度降低；K+部分迁
移至阴极区。
例18、【2020新课标1卷】焦亚硫酸钠（Na2S2O5） 在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回 答下列问题：
制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如 图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。
电流从右侧电极经过负载后流向左
01
侧电极；
为使电池持续放电，离子交换膜选
02
用阴离子交换膜；
电极A反应式为2NH3-6e-
03
====N2+6H+；
当有4.48 L NO2(标准状况)被处
04
理时，转移电子为0.8 mol。
例3、现有离子交换膜、石墨电极和如图所示 的电解槽，电解KI的淀粉溶液制取KOH，一 段时间后Ⅲ区附近变蓝色，下列叙述中错误
一．阳离子交换膜只允许阳离子通过， 阻止阴离子和气体通过；
增分微课7电化学中的离子交换膜.pptx
提分强化训练
c室的反应:2H2O+2e- H2↑+2OH-,用c室排出的碱液将从b室排出的酸性海水 调至接近装置入口海水的pH
提分强化训练
2H2O-4e- O2↑+4H+
增分微课7电化学中的离 子交换膜.pptx
0/8/23
专题七 电化学中的离子交换膜
题型综述
考请剖析
增分典例探究
增分点一 利用离子交换膜制备纯净产品及分离提纯某些物质
增分典例探究
增分典例探究
[答案] B
增分典例探究
增分典例探究
[答案] B
增分典例探究
增分点二 利用离子交换膜隔离某些物质防止发生反应
增分典例探究
增分典例探究
[答案] B
增分典例探究
增分典例探究
[答案] C
提分强化训练
提分强化训练
[答案] D
提分强化训练
提分强化训练
[答案] C
提分强化训练
提分强化训练
[答案] D
提分强化训练
提分强化训练
[答案] B
提分强化训练
提分强化训练
[答案] C
提分强化训练
NaOH和H2
2020版高考化学复习学科素养专项提升6电化学中的离子交换膜课件苏教版
-12-
1
2
3
3.下图是锂—空气燃料电池的放电原理图(隔膜只允许锂离子通过)。 电池放电时的反应可表示为4Li+O2+2H2O==4LiOH。下列关于 锂—空气电池放电时的有关说法正确的是( )
关闭
A.正极反应式为Li-e-==Li+ 分析总反应方程式可知锂元素化合价升高,被氧化,在负极失去电子,生成 B.每转移2 mol电子,消耗11.2 L的O2 关闭 的Li++ 移向正极,A项错误,C项正确;11.2 L氧气的物质的量不一定是0.5 C.Li 不断向电池的正极移动 mol,B 项错误;金属锂能与水反应,故 D项错误。 C 可以去掉隔膜和有机电解液 D. ,让金属锂与水性电解液直接接触
-11-
1
2
3
2.(2018山东济南一模)现在污水治理越来越引起人们的重视,可以 通过膜电池除去废水中的乙酸钠和对氯苯酚 ,同时利 用此装置的电能在铁上镀铜,下列说法正确的是( )
关闭
原电池中阳离子向正极移动,由 H+的移动方向可知 A 电极为正极, 电极反应式为 +H++2e- Cl-乙 + ,B 项错误;由 甲 A.当外电路中有:0.2 mol e-转移时 ,通过质子交换膜的 H+的个数为 该电极反应可知 当外电路中有 0.2 mol e-转移时,通过质子交换膜的 +的个数为 0.2 NA H 0.1NA,A 项错误;反应过程中甲中右边区域的电极反应 关闭 + B.A极的电极反应式为 式为 CH3COO--8e-+4H2O 2HCO3 +9H 逐渐降低,D 项错误。 在 +e- ,pH Cl-+ C C.铁电极应与 Y相连接 ,与电源负极相连,即与 Y 相连,C 项正确。 铁上镀铜 ,铁应该作阴极 D.反应过程中甲中右边区域溶液pH逐渐升高 解析 答案
专题30电化学中的交换膜-2022年高考化学毕业班二轮热点题型归纳与变式演练
专题30 电化学中的交换膜目录一、热点题型归纳 (1)【题型一】阳离子交换膜 (1)【题型二】阴离子交换膜 (5)【题型三】质子交换膜 (9)二、最新模考题组练 (13)【题型一】阳离子交换膜【典例分析】1．LiOH是制备锂离子电池的材料。
电解LiCl溶液制备LiOH的装置如图所示。
下列说法正确的是A．电极A连接电源的负极B．B极区电解液为LiCl溶液C．电极每产生22.4L气体M，电路中转移2moleD．电池总反应为：2LiCl+2H2O 电解H2↑+Cl2↑+2LiOH【答案】D【分析】电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液，由图可知，右侧生成氢气，则B上氢离子放电，可知B为阴极，在B侧制备LiOH，Li+由A经过阳离子交换膜向B移动，A中为LiCl溶液，氯离子放电生成氯气，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，A为阳极，与正极相连，故A错误；B．通过以上分析知，B极区电解液为LiOH，否则无法得到纯净的LiOH，故B错误；C．没有指明气体所处状态，无法计算其物质的量，所以无法计算转移电子物质的量，故C错误；电解D．电解池的阳极上是氯离子失电子，阴极上是氢离子得电子，电解的总反应方程式为：2LiCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2LiOH，故D正确；故选D。
【提分秘籍】1．离子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)。
2．离子交换膜在电化学中的作用(1)隔离某些物质防止发生反应。
(2)用于物质的制备。
(3)物质分离、提纯等。
3．阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。
【变式演练】1．一种采用电解原理获得高浓度HI溶液的装置如图所示，下列有关说法正确的是A．玻璃碳电极a与电源正极相连B．离子交换膜为阴离子交换膜C．a极电解液为浓溶液D．该装置是通过牺牲阴极液中的HI来增大阳极液中HI的浓度【答案】A【分析】根据图示，玻璃碳电极a上I被氧化生成I2，玻璃碳电极a为阳极，玻璃碳电极b上I2被还原生成I，玻璃碳电极b为阴极，结合电解原理分析判断。
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
经典高考原电池电解池离子交换膜问题
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＋2e －＝2OH －＋H 2↑B ．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224CrO -＋2H ＋227Cr O -＋H 2O 向右移动 C ．该制备过程总反应的化学方程式为：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1－2d 【答案】D【解析】根据实验装置图可知：阴极(不锈钢)发生的反应为2H 2O ＋2e －＝2OH －＋H 2↑；因为24CrO -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224CrO -＋2H＋227Cr O -＋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： 1－2d ”，铬酸钾的转化率α为50%≤α≤100%，与事实相悖。
[推导]设1 mol K 2CrO 4有x mol 转化为K 2Cr 2O 7，即生成x/2 mol K 2Cr 2O 7，还余 (1 mol —x mol) K 2CrO 4，故有：解得 x =2—d mol 即铬酸钾的转化率α= 100(2—d )%【点评】本题以电解法制备重铬酸钾工业生产实际为背景材料，考查电化学知识、平衡移动和转化率的简单计算。
2020届高三化学电化学专题复习 隔膜在电化学中的应用(学案及训练)
2020届高三化学电化学专题复习隔膜在电化学中的应用（学案及训练）知识精讲1．常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。
离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3、解这类问题可以分三步：第一步，分清隔膜类型。
即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。
充当盐桥的作用，除起导电作用外，还能起到隔离作用，避免电极与电解质溶液或产物之间发生反应，避免产物因发生反应而造成危险等。
强化训练1、已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极材料失去电子总数之比。
现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案 C2、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SO2－4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。
下列叙述正确的是（）A.通电后中间隔室的SO2－4离子向正极迁移，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.负极反应为2H2O－4e－===O2＋4H＋，负极区溶液pH降低D.当电路中通过1 mol电子的电量时，会有0.5 mol的O2生成答案 B3、电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，其原理如图所示。
2024届高三化学二轮复习+各种离子交换膜++课件
阳极区：2H2O-4e-=O2+4H+
2H2 O2
✖
✖
✔
✖
D
OH－OH－OH－OH－
H+H+H+H+
调和：振荡后，溶液呈中性。
石蕊：酸红碱蓝
有交换膜：左池：分化式电解 右池：调和式电解）
阴极加阳膜，阳极加阴膜 阴极加阴膜，阳极加阳膜
4.离子交换膜的类型：
阳离子交换膜
阴离子交换膜
质子交换膜
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
双 极 膜
阳离子向“正极”或“阴极”迁移
阴离子向“负极”或“阳极”迁移
双 极 膜
双极膜在直流电作用下将水解离 ,膜两侧分别得到H+和OH-,与其他阴膜、阳膜组合成双极膜电渗析系统 , 可在不引入新组分的情况下，将盐转化为对应的酸和碱 。
只能做阴极，不被氧化
2H2O－4e－ = O2↑＋4H＋
2H2O+ 2e－ = H2↑＋2OH-
H＋+HCO3- = C O2↑＋H2O
✔
✖
✔
✔
无CO32-
1mol的C2H4转移12mol电子
B
铂为阳极
阴阳双模
（2）隔绝阴阳离子使之不发生反应，酸碱性分化更强
（1）阴膜允许阴离子通过；阳膜允许阳离子通过
B
✔
×
✔
✔
正极 ---------负极 2H2 CO2 2e- ×2 4e-
Na+----Cl- -----e------58.5
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高三化学培优训练——电化学中的离子交换膜参考答案
1.C 5.D 6.D 7.D
2.⑴2H2O+2Cl - Cl2↑＋H2↑＋2OH－；
⑵能得到纯度更高氢氧化钠溶液；避免氯气与氢气反应；
⑶a；d；
3. ⑴4OH--4e-=2H2O+O2↑；1︰2；⑵KOH
4. ⑴HCO3-+H2O H2CO3+OH-；5×10-3；
⑵①2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)
②阴极；CaCO3和Mg(OH)2
③b
8. （1）VO2++2H++e- = VO2++H2O；
（2）绿；紫
（3）参与正极反应；通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5 mol
9. (1)B；
(2)2Cl－－2e－=Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl；
(3)不变，7.2。
10. ①A，2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O；②14.4
11.（1）2OH-+ SO2=H2O+SO32-
（2）①酸性；HSO3-存在：HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2O H2SO3+OH-，HSO3-的电离程度强于水解程度。
②a b
（3）①HSO3-+H2O-2e-= SO42-+3H+
②H+在阴极得电子生成H2，溶液中c（H+）降低，促使HSO3-电离生成SO32-，且Na+进入阴极室，吸收液就可以再生。
12. ①2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑或4OH-－4e-＝2H2O＋O2
②由于阳极室OH-放电，造成H+浓度增大，通过阳膜扩散进入产品室，而原料室中的H2PO2-可以通过阴膜进入产品室，二者反应生成H3PO2
③杂质是H3PO4或PO43-。
由于H3PO2具有还原性，电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。
高三化学培优训练——电化学中的离子交换膜参考答案
1.C 5.D 6.D 7.D
2.⑴2H2O+2Cl- Cl2↑＋H2↑＋2OH－；
⑵能得到纯度更高氢氧化钠溶液；避免氯气与氢气反应；
⑶a；d；
3. ⑴4OH--4e-=2H2O+O2↑；1︰2；⑵KOH
4. ⑴HCO3-+H2O H2CO3+OH-；5×10-3；
⑵①2H2O+2e-=H2↑+2OH-(或2H++2e-=H2↑)
②阴极；CaCO3和Mg(OH)2
③b
8. （1）VO2++2H++e- = VO2++H2O；
（2）绿；紫
（3）参与正极反应；通过交换膜定向移动使电流通过溶液；0.5 mol
9. (1)B；
(2)2Cl－－2e－=Cl2↑，CO(NH2)2＋3Cl2＋H2O=N2＋CO2＋6HCl；
(3)不变，7.2。
10. ①A，2NO3-+12H++10e-=N2+6H2O；②14.4
11.（1）2OH-+ SO2=H2O+SO32-
（2）①酸性；HSO3-存在：HSO3-H++SO32-和HSO3-+H2O H2SO3+OH-，HSO3-的电离程度强于水解程度。
②a b
（3）①HSO3-+H2O-2e-= SO42-+3H+
②H+在阴极得电子生成H2，溶液中c（H+）降低，促使HSO3-电离生成SO32-，且Na+进入阴极室，吸收液就可以再生。
12. ①2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑或4OH-－4e-＝2H2O＋O2
②由于阳极室OH-放电，造成H+浓度增大，通过阳膜扩散进入产品室，而原料室中的H2PO2-可以通过阴膜进入产品室，二者反应生成H3PO2
③杂质是H3PO4或PO43-。
由于H3PO2具有还原性，电解时就会有H3PO2在阳极放电而被氧化生成H3PO4。
通电
通电。