22人教版高中化学新教材选择性必修1-微专题3 离子交换膜在电化学中的应用

222324𝑛222324𝑛微专题离交膜在电化学中的应用微破1.离交膜的能类离子交换膜的功能和类型：功能使子定向移动选性过某些离子或隔离某些离子、物质衡整个溶液的离子浓度或电荷种类：阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过质子交换膜：只允许质子（氢离子）和水分子通过2.离交膜在化中作（1将两极区隔离阻两极区产生的物质互相接,止副反应的发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利用阳离子交换防止阳极产生的l进入阴极室与溶液反导致制得产品不;防止l与阴极产生混发生爆炸。（2）用于物质的制备。电解后在溶液阴极区或阳极区产生所要制备的物例如,电解法制备只有使用阴离子交换,能保证阴极区的

定向移动到阳极区被氧化为

3

从而提高原料的利用同时阴极得到副。（物质的分离与提纯。例如海水中含有大

、

及少量

2

、

2

、

，用电渗析法对该海水样品进行淡化处,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动则为离子交换膜为阳离子交换如所示。（4应用举例：如电解法可将含

𝑛𝑚

的废水再生

和

𝑚

已为金属活动性顺序中前属

𝑛

为含氧酸根离子。

332.阴、离交膜的断（1看清图示是在交换膜上标注了阴、阳离,是否标注了电源的正、负极,否标注了电子流向、电流流向明确阴、阳离子移动方向。（2根据原电池、电解池中阴离子的移动方,合给出的制备、电解物质等信找出物质生成或消耗的电极区,定移动的阴、阳离子从而推知离子交换膜的种。（3实例：判断电解饱和食盐水装置（如图）中离子交换膜类型的方法。方法阴反应式为

则阴极区域破坏了水的电离平,

有剩余阳极区域

通过离子交换膜进入阴极,与

结合得故电解饱和食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。方法2由可阳极加入精制饱和食盐,排出的是淡盐水因为阳极反应式

,根据溶液呈电中性原阳极区多则向阴极区移动故电解饱和食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。例1山,分）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装,用微生物处理有机废水获得电能,时可实现海水淡化。现溶液模拟海采用惰性电极,下图装置处理有机废水（以含

3

的溶液为例）。下列说法错误的()负反应

3333333333隔1为离子交换,隔膜2为离交换膜C.当电路中转电时模拟海水理论上除盐电工作一段时间后正、负极产生气体的物质的量之比为2:1答案：解析：A项结题给微生物脱盐电池装置可,极的电极反应式

故a极负极b极正极,确B极区产生阳离子增多,为保证溶液呈电中性

需定向迁移极区,膜1为离子交换膜;同,极的电极反应式为

,需

定向迁移到极隔膜阳离子交换错。项当电路中转电子时有和

发生定向迁移,理论上除正确D项结电极反应式得

故池工作一段时间正极生的气体的物质的量之比为2:1,确。例2常下是一种黄色黏稠状液体是制备新型水消毒剂的料可采用如图所示装置制备。列说法正确的()每理论上

经质子交换膜由右侧向左侧迁移可湿的淀粉

试纸检验气体C.石墨极的电极反应式

3

电过程中质子交换膜右侧溶液的会减小答案：解析：根据题图可知,石墨电极是阳极,该电极上发生失电子的氧化反应

3

每生产,理论上有经质子交换膜由右侧向左侧迁移，A错C正确是极在极上发生氢离子电子的还原反电极反应式为

,不能用湿润的淀

试纸检验氢B错;电解过程中质交换膜右侧溶液中每生将通质子交换膜向阴极区移,所以右侧溶液的会大D错。解题感悟三步法解答有关膜装题第一步分交换膜类型交膜属于阳离子交换膜离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过交换膜

44第二步写电极反应式判断交换膜两侧离子的变化断电荷变化根据电荷平衡判断离子迁移的方向第三步分交换膜的作用产品制备中交换膜的作用主要是提高产品精纯度免物之间发生反应微练已知反

4

黄2计图示装为惰性电极）7电解

溶液制取

7

，下列有关叙述正确的是()

4

生成

的反应为非氧化还原反,能通过电解法获得电左是正极C.右侧电极的电极反应

从右侧通过膜进入左侧答案：解析：已知反应

4

2橙，解时阳7

失去电同时生

浓度增大化平衡向右移,

转化成

7

所以可以通过电解法获得故A错;根题图可知左放电左侧是阴极所以电源左侧是负故B错;左侧是阴极发生还原反应：

，故错;阳子移向阴极,左侧为阴极所从侧通过膜进入左故正。山联合调研法制的同时获原如图所示只有在强碱性条件下才能稳定存,列说法错误的()

4电作阳,电极反应式为444离交膜为阳离子交换膜

24222224242222242+C.电解一段时间后阳极区浓降低由具强氧化,解过程,需将阴极产生的气体及时排出答案：解析：电极连接电源正为电解池的阳极失电子生成

24

，电极反应式为+

2,碱性减;电连接电源负,电解池的阴电42离产生在极得电子生，极反应式为

22

，碱性增强;因具还原性,

24

具有强氧化性两会发生反应需及时排出生成的；由于只在碱性条件下才能稳定存故阴极生成需移向阳即离子交换膜为阴离子交换膜。课时评作业基达练电渗析是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方原理如图所,水最终在和室中流出。下列说法不正确的是()一海水中含有、容易生成沉淀堵塞离子交换因此不能直接通入阴极室阳发电极反应2

2

2C.电渗析过程中阴极附增大膜阳离子交换膜阴离子交换膜答案：解析阴附近是水电离出的氢子放,生大量会生沉堵塞离子交换因此海水不能直接通入阴故A正;极氯离子放发氧化反,极反应为

2

↑,正;阴极附近是水电离出的氢离子,致氢氧根离子2浓度增大所以阴极附近溶液增故正;氯离子向阳极移动钠离子向阴极移动,因淡水最终和室中流出则膜为氯离子通过的而膜为钠离子通过的,所膜为阴离子交换,膜阳离子换故错。（2021北通州高二期末）电解法可提纯含有某些含氧酸根离子杂质的溶液其工作原理如图所示。下列有关说法错误的()

通后阴极区附近溶会大阳反式C.纯净的溶液出口导出通交换膜从阴极区移向阳极区答案：解析：电解阴极区溶液中的放电极反应式

附近溶液中氢离子浓度减小,附近溶液增,A正;电除杂过程相当于电解水,极上

放电电极反应式正;电极

放电,近产生

则

向电极移,所以除去杂质后纯净的氢氧化钾液出口导,确;阳离子移向阴故通交换膜从阳极区移向阴极D错。具有高量密度的空气蓄电池是锂离子电池的理想替代下图是一种新型充电锌—空气蓄电池的工作原理示意图下列说法正确的()放电池正极上发生应

充时锌板作为阴极锌板附近溶液碱性增强C.电池中离子交换膜是阳离子交膜放时,消外电路转移电子数目答案：

解析放电时电池正极上发生还原反,题图可知电极反应为

，A错误;由题图可知放电,为池负极故电时与电源负极相锌作为阴,极反应为

故板附近溶液碱性增强B正确;负极反应消

正极反应产

故电池中离子交换膜是阴子交换

由正极区移动到负极C错误未知气体所处状态无法计算外电路转移电子数D错误。

5555四价铀用于制造反应堆元,可采用电解法制备四价,反应为

5

电解

4

4

电解质溶液中还含有

电解装置如图所示。下列法正确的是)电的极反应式

4

电液的动方向交膜C.电发生还原反应由制备方法可推知该条件下原性答案：解析：分析题给电解装置及总反应可,电极接源负极作阴极

得到电子生成

4

电极反应式为

4

，A正确;质子交换膜只允

通过故不会通过交换,错;极b接源极,阳

5

失去电子生成发生氧化反应C错误题制备方法中阳极

5

失去电子而不是,所可推知题给条件下还原性：

＞

，D错。焦亚硫

)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。制55

可采用三室膜电解技术,置如图所示其碱收液中含和

。阳极的电极反应式为后，

室的浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到

5

。答案：

4;解析极上阴离子

放电电极反应式为

44

电过程中

通过阳离子交换膜进入室发反应：阳上阴离素提练

故a室中浓增加。

2422724A224272242422724A224272242224𝑥4𝑥（2021天和平高二期末）铬酸钾又名红矾,化学实验室中的一种重要分析试剂。工业上以铬酸钾为料采电化学法制备重铬酸(,制备装置如下图所示阳离子交换膜只允许阳离子透)阳极室溶液中存在平衡2

色2227

。列说法错误的是（2A

为阿伏加德罗常数的值）)阳室中溶液的颜色由黄色逐渐变为橙色电的程中阳极附近溶变大C.阴极每生成气体电路中转移个子过总反应的离子方程式42

2答案：解析：阳极室发生氧化反,氧根离子失去电子放,极反应为4+2阴极发生还原反水电离产生的氢离子得电子产生氢,极反应222+42

。阳极区溶液中存在平衡2 CrO

黄橙色27，随着电解的进阳极区氢离子浓度增,减,衡右溶液由黄色逐渐2变为橙色选项A正、B错;根据电极反应：4+4

阴极每生成气电路中转移A

个电子选C正;过程总反应的离子方程式4

22，选项D正确。2222（A）以作催化剂的一种铝硫电池的示意图如图所,电池放电时的反应原理为 Al AlCl𝑥Cu Al427

2

下列说法错误的()放负极反应为l AlCl

4 Al27放时

反转移2𝑥电C.充电时两极的质量均增加充时通阳离子交换膜向A电移动答案：

𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥𝑥解析：由题图结合电池放电总反应可,该电池放电为负极,极反应式为l4

42

故A正确;放时,为极电反应式2𝑥Cu

2

，

反时转2电子故B错误;充电时,由电极反应式可知,阴极生成l,阳极由转化为

𝑥

,电极的质量均增加故C正确;电时Al为阴极

通过阳离子交换膜向Al极移动,故正。（）（定项）以铜作催化剂一种铝硫电池的示意图如图所电放电时的反应原理为

242

2

下说法错误的()放负极反应为l

4

2放时反时转2𝑥𝑙电子C.充电时两极的质量均增加充时

通过阳离子交换膜向

电移动答案：;解析：由题图结合电池放电总反应可,该电池放电为负极,极反应式为l4

2

故A正确;放时,

𝑥

为电反应式2𝑥𝑥Cu

2

，反应,转电子,故B错误;充电,电极反应式可,阴极生成l,阳极由转化为两极的质量均增加,故C正确充时Al为极

通过阳离子交换膜向Al极移动,故错。8A（北昌平高二月考）三氯乙烯、四甲基氯化铵等含氯清洗剂被列入有毒、有害水污染物,课题小组利用电化学原理处理四甲基氯化,进行水体修复的过程如图所示（、为石墨电、、均为离子交换膜,、能使带有相同电性的离子通过）。下列说法正确的)为极

34343434B.溶的浓度：Ⅰ处大于Ⅱ处电极的反应式：除四基氯化铵,标准状况下、两极共生成气答案：解析题可电产生氢氧根离子则水得电子生成气和氢氧根离电作阴极,则为极电反应式

，A项误、C项确氯离子通过极方向移钠离子通过膜极向移动,Ⅱ处的溶液的浓度大于Ⅰ处B项错误c膜使

通向极移动除四甲基氯化转移电子,在标准状况极成氢气极成氧则两极共生成气，错误。（）（不定项）北昌平高二月考）三氯乙烯、四甲基氯化铵等含氯清洗剂被列入有毒、有害水污染某课题小组利用化学原理处理四甲基氯化,行水体修复的过程如图所示（、为石墨电极,均离交换,能带有相同电性的离子通过）。下列说法正确的()为极B.溶的浓度：Ⅱ处大于Ⅰ处电极的反应式：除四基氯化铵,标准状况下、两极共生成气答案：;解析题可电产生氢氧根离子则水得电子生成气和氢氧根离电作阴极,则为极电反应式

，A项误、C项确氯离子通过极方向移钠离子通过膜极向移动,Ⅱ处的溶液的浓度大于Ⅰ处B项正确c膜使

通向极移动除四甲基氯化转移电子,在标准状况极成氢气极成氧则两极共生成气，错误。（2021北朝阳高三期中）国科学家研发了一种水系可电池电池工