2022年高考化学复习题《电化学装置中“膜”的应用》

近几年高考中的电化学题重在考查化学知识的应用能力，题型以新型电池为主，不论是原电池还是电解池，大多数装置都含有“膜”，在不同的装置中“膜”的类型不同，其功能也不一样。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．离子交换膜的作用⑴

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。⑵

能选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。例如：①

用如图装置演示氯碱工业，电解饱和食盐水制取

NaOH、H

和

Cl

，此装置是有缺陷的。22〖缺陷

1〗Cl

和

H

混合而引起爆炸；22〖缺陷

2〗Cl2

与

NaOH反应生成

NaClO，影响

NaOH的产量。②

改用下图装置电解饱和食盐水，使用了阳离子交换膜，杜绝了以上缺陷。阳离子交换膜的作用有：a．平衡电荷，形成闭合回路；b．防止

Cl

和

H

混合而引起爆炸；22c．避免

Cl2

与

NaOH反应生成

NaClO，影响

NaOH的产量；d．避免

Cl－进入阴极区导致制得的

NaOH不纯。1三．含离子交换膜电化学装置题的解题步骤四．交换膜的类型⑴

阳离子交换膜〖说明〗阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极，阴离子和气体不能通过1．〖2021湖北〗Na

Cr

O

的酸性水溶液随着

H+浓度的增大会转化为

CrO

。电解法制备

CrO32273的原理如图所示。下列说法错误的是（）A．电解时只允许

H通过离子交换膜B．生成

O

和

H

的质量比为

8:122C．电解一段时间后阴极区溶液

OH的浓度增大D．CrO

的生成反应为：Cr

O

2－

+2H+==2CrO

+H

O327322．〖2021八省联考-福建〗一种新型镁硫电池的工作原理如右图所示。下列说法正确的是（A．使用碱性电解质水溶液）B．放电时，正极反应包括3Mg2+

+MgS8

－6e－

==4MgS2C．使用的隔膜是阳离子交换膜D．充电时，电子从

Mg电极流出2⑵

阴离子交换膜〖说明〗阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极，阳离子和气体不能通过9．〖2016浙江〗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+nO

+2nH

O==4M(OH)

。22n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．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B．比较

Mg、Al、Zn三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO

+2nH

O+4ne–==4M(OH)n22D．在

Mg–空气电池中，为防止负极区沉积

Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜10．高铁酸盐在环保能源领域有广泛的用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓

NaOH溶液制备高铁酸盐

Na

FeO

的装置如图所示。24下列推断合理的是（）A．Fe电极是阳极，电极反应式Fe+4H

O－6e－==FeO

2－+8H+24B．电解时电子流向：负极→Ni电极→电解液→Fe电极→正极C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解结束后左侧溶液中含有

FeO42－D．电解时阳极区

pH减小、阴极区

pH增大，撤去隔膜，溶液混合后，与原溶液相比，pH减小(忽略体积变化)⑶

质子交换膜〖说明〗质子→移向电解池的阴极或原电池的正极，只允许

H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过14．〖2020山东〗采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是（）A．阳极反应为

2H

O－4e－==O

↑

+4H+22B．电解一段时间后，阳极室的

pH未变C．电解过程中，H+由

a极区向

b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的

O

与

b极反应的

O

等量22315．〖2021八省联考-江苏〗利用电解法将

CO

转化为

CH

的原理如图所示。24下列说法正确的是（）A．电解过程中，H+由

a极区向

b极区迁移B．电极

b上反应为CO

+8HCO

－－8e－==

CH

+8CO

2－+2H

O23432C．电解过程中化学能转化为电能D．电解时

Na

SO

溶液浓度保持不变24⑷

特定离子交换膜22．〖2021河北〗K-O2

电池结构如图，a和

b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，V下列说法错误的是（）O2隔膜baKO2有机电解质

1

有机电解质

2A．隔膜允许

K+通过，不允许

O2

通过B．放电时，电流由

b电极沿导线流向

a电极；充电时，b电极为阳极C．产生

1Ah电量时，生成

KO

的质量与消耗

O

的质量比值约为

2.2222D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗

3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗

0.9g水23．〖2020全国Ⅲ〗一种高性能的碱性硼化钒(VB

)—空气电池如下图所示，其中在

VB

电极发22生反应：VB

+16OH－－11e－==

VO

3－+2B(OH)

－+4H

O，2442该电池工作时，下列说法错误的是（）A．负载通过

0.04mol电子时，有

0.224L(标况)O2

参与反应B．正极区溶液的

pH降低、负极区溶液的

pH升高C．电池总反应为4VB

+11O

+20OH－+6H

O==8B(OH)

－+4VO

3－22244D．电流由复合碳电极经负载、VB2

电极、KOH溶液回到复合碳电极4⑸

双极膜〖说明〗双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的

H

O解离成

H

和+OH－，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移。230．〖2021全国Ⅲ〗乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成，图中的双极膜中间层中的

H2O解离为

H+和

OH－，并在直流电场作用下分别向两级迁移。下列说法中正确的是（）A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B．阳极上的反应式为：

+2H+

+2e－+2H2OC．制得

2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了

1mol电子D．双极膜中间层中的

H+在外电场作用下向铅电极方向迁移31．〖2021八省联考-重庆〗双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的

H

O解离成

H

和+OH－，并分别通过离子交2换膜向两侧发生迁移。如图为

NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是（）A．出口

2的产物为

HBr溶液B．出口

5的产物为硫酸溶液D．阴极电极反应式为

2H++2e－==

H2↑C．Br－可从盐室最终进入阳极液中5⑹

细胞膜、生物膜、固体电解质膜35．一种双电子介体电化学生物传感器，用于检测水体急性生物毒性，其工作原理如图。下列说法正确的是（）A．图中所示电极为阳极，其电极反应式为K

Fe(CN)

－e－==K

Fe(CN)4636B．甲萘醌在阴极发生氧化反应C．工作时

K+向图中所示电极移动D．NAD(P)H转化为

NAD(P)+的过程失去电子36．一种由石墨电极制成的海底燃料电池的装置如图所示。下列说法正确的是（）A．向

b极迁移的是

H+B．大块沉积物中的铁均显+2价C．b极上

FeS2

转化为

S的电极反应式为

FeS2－2e－==

Fe2++2SD．微生物作用下

S循环(歧化)生成的

n(SO2－4

)和

n(HS－)之比为

1:5⑺

双膜装置39．〖2021天津〗如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有

O

生成，Fe

O

逐渐溶解。223下列判断错误的是（）A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2

溶液浓度变大D．当

0.01molFe

O

完全溶解时，至少产生气体

336mL(折合成标准状况下)23640．〖2021广东〗钴（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（）A．工作时，I室和Ⅱ室溶液的

pH均增大B．生成

1molCo，I室溶液质量理论上减少

16gC．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变电解D．电解总反应：2Co2+

+2H2O2Co+O2↑+

4H+⑻

多膜装置47．利用电解法制备

Ca(H

PO

)

并得到副产物

NaOH和

Cl

。下列说法正确的是（）24

22A．C膜可以为质子交换膜B．阴极室的电极反应式为

2H

O－4e－==O

↑+4H+22C．可用铁电极替换阴极的石墨电极D．每转移

2mole－，阳极室溶液质量减少

71g48．四室式电渗析法制备盐酸和

NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（）A．b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜B．通电后Ⅲ室中的

Cl－透过

c迁移至阳极区C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的

pH均升高电解D．电池总反应为

4NaCl+6H

O

=====

4NaOH+4HCl+2H

↑+O

↑2227⑼

过滤膜52．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(一个是阴离子交换膜，另一个是过滤膜)电解装置可制备高纯度的

Cu。下列有关叙述正确的是（）A．电极

a为粗铜，电极

b为纯铜B．当电路中通过

1mol电子时，可生成

32g纯铜C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区⑽

膜电极〖说明〗膜电极—在其结构上配备有膜组合的电极53．〖2021辽宁〗利用

(Q)与电解转化法从烟气中分离

CO2

的原理如图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是（）A．a为电源负极B．溶液中

Q的物质的量保持不变D．分离出的

CO2

从出口

2排出C．CO2

在

M极被还原54．科学家研发出一种新型水溶液锂电池，采用复合膜包裹的金属锂作负极，锰酸锂(LiMn

O

)作24正极，以

0.5mol·L－1Li

SO

水溶液作电解质溶液。电池充、放电时，LiMn

O

与

Li

Mn

O4242422可以相互转化。下列有关该电池的说法正确的是（A．该电池放电时，溶液中的

SO42－向电极

b移动B．该电池负极的电极反应式为）2Li+2H

O==2LiOH

+H

↑22C．电池充电时，外加直流电源的正极与电极

a相连D．电池充电时，阳极的电极反应式为

Li

Mn

O

－e－==

LiMn

O

+Li+224248⑾膜综合练习57．⑴

氢碘酸也可以用“电解法”制备，装置如图所示。其中双极膜(BPM)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－；A、B为离子交换膜。①

B膜最佳应选择。②

阳极的电极反应式是。③

少量的

I－因浓度差通过

BPM膜，若撤去

A膜，其缺点是⑵

利用电化学高级氧化技术可以在电解槽中持续产生·OH，使处理含苯酚(C

H

OH)废水更加。65高效，装置如下图所示。已知

a极主要发生的反应是

O

生成

H

O

，然后在电解液中产生2