高中化学【隔膜在电化学中的功能】

曲子交换軀电圻曜示衣［引曲子交换軀电圻曜示衣［引隔膜在电化学中的功能■核心知识梳理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：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。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。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。隔膜的作用能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。离子交换膜选择的依据离子的定向移动。离子交换膜的应用-诲忒淡化——阴、UU离了-左换胆｛电滲法)—燃料电池应用一—術质制蕭一膜、质了交换肢—氯碱工业——离子交换膜电解榭「提升思维能力深度思考」用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷?Nd口溶濾答案缺陷1：C12和h2混合而引起爆炸；缺陷2：Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量。用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些?［凹Elite

［凹Elite答案（1）平衡电荷，形成闭合回路；⑵防止Cl2和h2混合而引起爆炸；⑶避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；⑷避免Cl:进入阴极区导致制得的NaOH不纯。■解题能力提升每小题有一个或两个选项符合题意。已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两个电池1、11,装置如图所示。阴禽子处换眩[|0阴禽子处换眩[|I下列说法正确的是（）I和II的电池反应不相同能量转化形式不同I的电流效率低于II的电流效率5min后，I、II中都只含1种溶质答案C解析I、II装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应、负极反应和正极反应式相同，A项错误；I和II装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；I装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失（或部分电子没有通过电路），电流效率降低，而II装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu-2e-===Cuz+,阳离子增多，右侧正极的电极反应式为2Fe3++2e-===2Fe>+，负电荷过剩，Cl-从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于I装置，C正确；放电一段时间后，I装置中生成氯化铜和氯化亚铁，II装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。二甲醚（CH3OCH3）燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是（）厂1生H；co2_H+—>1—/\1—1J电直质于b电檢该装置能实现化学能100%转化为电能电子移动方向为：a极fb极f质子交换膜一a极a电极的电极反应式为：CH3OCH3+3H2O—12e-===2Cq+12H+当b电极消耗标准状况下22.4LO2时，质子交换膜有4molH+通过答案CD解析A项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，错误；B项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极极，错误；C项，a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH3OCH3-12e-+3H2O===2Cq+12H+，正确。随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。某电动汽车使用的是钻酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只址屯一允许Li+通过，电池反应式为LixC6+Li1—£oO2拄云C6+LiCoO2。下列说法不正确的是()电解威桶膜放电时，正极锂的化合价未发生改变充电时Li+移动方向：右室f左室放电时负极的电极反应式：Li£6—xe-==q+xLi+充电时阳极的电极反应式：Li.CoO2+xLi++xe-===LiCoQ答案D解析放电时负极的电极反应式为LixC6-xe-===C6+xLi+正极的电极反应式为Li]_£oO2+xLi++xe-===LiCoq，放电时正极上钻的化合价降低、锂的化合价不变，A、C项正确；充电时左侧为阴极，右侧为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳离子由阳极移向阴极，B

项正确、D项错误。■归纳总结在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率。利用LiOH和钻氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH,装置气休如下图所示。下列说法中正确的是（）气休bi7匚-MM性电扱AiiMM阳离「交换噪电源电极B连接电源正极A极区电解液为LiC1溶液阳极反应式为2H2O+2e-===H2I+2OH-每生成1molH2，有2molLi+通过该离子交换膜答案BD解析由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于B电极生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液。电极B上产生氢气，所以B为阴极，B连接电源负极，A项错误；阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2f,C项错误；每生成1molH2,有2molLi+通过该离子交换膜，D项正确。某科研小组研究采用BMED膜堆（示意图如下），模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜（A、D）。已知：在直流电源的作用下,双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H+和OH-。下列说法错误的是（）-01111irB-01111irB擁液］仏。浓海水H_.ONebSOh溶液A.电极a连接电源的正极B.B为阳离子交换膜C•电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生D.II口排出的是淡水答案B解析根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从II口排出，D正确。6•普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜阴离子交换膜和过滤膜）电解装置可制备高纯度的Cuo下列有关叙述中正确的是（）电极b为粗铜，电极a为精铜甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区当电路中通过1mol电子时，可生成32g精铜答案AD解析由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项正确；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1mol电子时，可生成0.5mol精铜，其质量为32g，D项正确。7.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH古模拟装置如图所示。下列说法正确的是（）透过腔阳极室溶液由无色变成棕黄色阴极的电极反应式为4OH-—4e-===2Hp+O2f电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高D•电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4答案C解析阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H+发生还原反应：2H++2e_===£f,B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H+，电解一段时间后，阴极室溶液pH升