衡水中学2021届高考化学一轮讲练：电化学装置中的离子交换膜【答案+详解】

电化学装置中的离子交换膜

1．(2019·湖北重点中学测试)硼酸(H

3BO

3

)为一元弱酸，已知H

3

BO

3

与足量

NaOH溶液反应的离子方程式为H

3BO

3

＋OH－===B(OH)－

4

，H

3

BO

3

可以通过电解的方法

制备。其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是( )

A．当电路中通过1 mol电子时，可得到1 mol H

3BO

3

B．将电源的正负极反接，工作原理不变

C．阴极室的电极反应式为2H

2O－4e－===O

2

↑＋4H＋

D．B(OH)－

4

穿过阴膜进入阴极室，Na＋穿过阳膜进入产品室

解析：选A A项，电解时，左侧石墨电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，

阳极上H

2O失电子生成O

2

和H＋，即2H

2

O－4e－===O

2

↑＋4H＋，阴极上H

2

O得电子生

成H

2和OH－，即2H

2

O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，当电路中通过1 mol电子时，阳极生

成1 mol H＋，H＋通过阳膜进入产品室，与通过阴膜进入产品室的B(OH)－

4

反应生

成1 mol H

3BO

3

，正确；B项，电源正负极反接后，左侧石墨电极为阴极，阴极反

应式为2H＋＋2e－===H

2↑，H＋被消耗，无法移向产品室，不能生成H

3

BO

3

，错误；

C项，由上述分析可知，阴极反应式为2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，错误；D项，

电解时原料室中Na＋穿过阳膜进入阴极室，B(OH)－

4

穿过阴膜进入产品室，错误。

2.(2019·吉林长春实验中学期末)最近有研究人员利用隔

膜电解法处理高浓度的乙醛(CH

3

CHO)废水转化为乙醇和乙酸。

实验室以一定浓度的乙醛-Na

2SO

4

溶液为电解质溶液，模拟乙

醛废水的处理过程，其装置如图所示。下列说法不正确的是( )

A．直流电源a端连接的电极发生氧化反应

B．若以氢氧燃料电池为直流电源，燃料电池的a极应通入H

2 C．反应进行一段时间，电极Y附近溶液的酸性减弱

D．电解过程中，阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇

解析：选B 根据H＋、Na＋的移动方向判断，电极X是阳极，电极Y是阴极，则X电极发生氧化反应，A正确；X是阳极，则电源的a极是正极，b极是负极，

氢氧燃料电池的负极通入H

2，即b极通入H

2

，B错误；电极Y的电极反应式为CH

3

CHO

＋2H＋＋2e－===CH

3CH

2

OH，反应消耗H＋，电极Y附近溶液的酸性减弱，C正确；乙

醛被氧化生成乙酸，乙醛被还原生成乙醇，故阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇，D正确。

3.用阴离子交换膜控制电解液中OH－的浓度制备纳米

Cu

2O，反应为2Cu＋H

2

O=====

电解

Cu

2

O＋H

2

↑，装置如图，下列说法

中正确的是( )

A．电解时Cl－通过交换膜向Ti极移动

B．阳极发生的反应为2Cu－2e－＋2OH－===Cu

2O＋H

2

O

C．阴极OH－放电，有O

2

生成

D．Ti电极和Cu电极生成物物质的量之比为2∶1

解析：选B Cu极与外加电源的正极相连，Cu极为阳极，Ti极为阴极；A 项，电解时阴离子向阳极移动，OH－通过阴离子交换膜向Cu极移动，错误；B项，

Cu极为阳极，电极反应式为2Cu－2e－＋2OH－===Cu

2O＋H

2

O，正确；C项，Ti极为

阴极，电极反应式为2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，阴极有H

2

生成，错误；D项，根

据电极反应式和阴、阳极得失电子相等，Ti极生成的H

2和Cu极生成的Cu

2

O物

质的量之比为1∶1，错误。

4.(2020·潍坊模拟)海水中含有大量Na＋、Cl－及少量Ca2＋、Mg2＋、SO2－

4

，用电渗析法对该海水样品进行淡化处理，如图所示。下列说法正确的是( )

A．b膜是阳离子交换膜

B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成

C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pH

A

B

C

D．B极室产生的气体可使湿润的KI-淀粉试纸变蓝

解析：选A 因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，选项A正确；A极室Cl－在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，选项B错误；淡化工作

完成后，A 室Cl －失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B 室H ＋得电子产生氢气，OH －浓度增大，溶液呈碱性，C 室溶液呈中性，pH 大小为pH A

5．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Cu 。下列有关叙述中正确的是( )

A ．电极a 为粗铜，电极b 为精铜

B ．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区

C ．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区

D ．当电路中通过1 mol 电子时，可生成32 g 精铜

解析：选D 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 项错误；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1 mol 电子时，可生成0.5 mol 精铜，其质量为32 g ，D 项正确。

6.采用电化学法还原CO 2是一种使CO 2资源化的方法。如图是利用此法制备ZnC 2O 4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是( )

A ．Zn 与电源的负极相连

B ．Zn

C 2O 4在交换膜右侧生成

C ．电解的总反应为2CO 2＋Zn=====电解 ZnC 2O 4

D ．通入11.2 L CO 2时，转移0.5 mol 电子

解析：选C 电解过程中Zn 被氧化，作阳极，所以Zn 与电源的正极相连，

A 错误；Zn 2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C 2O 2－

4形成ZnC 2O 4，B 错误；没

有给出气体所处的温度和压强，D 错误。

7．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置

成功地实现了以CO

2和H

2

O合成CH

4

。下列关于该电池叙述错误的是( )

A．电池工作时，是将太阳能转化为电能

B．铜电极为正极，电极反应式为CO

2＋8e－＋8H＋===CH

4

＋2H

2

O

C．电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动

D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸溶液

解析：D A项，根据图示可知，该装置将太阳能转化为电能，正确；B项，根据电子流向知，Cu是正极，正极上CO

2

得电子和H＋反应生成甲烷，电极反应

式为CO

2＋8e－＋8H＋===CH

4

＋2H

2

O，正确；C项，放电时，电解质溶液中阳离子向

正极移动，所以装置中的H＋由左向右移动，正确；D项，由于硝酸易挥发，生成的甲烷中会混有HNO

3

气体，而且铜电极会溶于硝酸，应加入硫酸，错误。

8．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH＋

4

，模拟装置如图所示。下列说法正确的是( )

A．阳极室溶液由无色变成棕黄色

B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H

2O＋O

2

↑

C．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(NH

4)

3 PO

4

解析：选C 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－===H

2

↑，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升高，C项正确；电解一段时间

后，阴极室溶液pH升高，NH＋

4与OH－反应生成NH

3

·H

2

O，因此阴极室溶液中溶质

除(NH

4)

3

PO

4

外，还可能有NH

3

·H

2

O，D项错误。

9．二甲醚(CH

3OCH

3

)燃料电池的工作原理如图，有关叙述正确的是( )

A ．该装置能实现化学能100%转化为电能

B ．电子移动方向为：a 极→b 极→质子交换膜→a 极

C ．a 电极的电极反应式为CH 3OCH 3＋3H 2O －12e －===2CO 2＋12H ＋

D ．当b 电极消耗22.4 L O 2时，质子交换膜有4 mol H ＋通过

解析：选C 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――→导线

b 极，错误；C 项，a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH 3OCH 3－12e －＋3H 2O===2CO 2↑＋12H ＋，正确；D 项，状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H ＋的物质的量不知，错误。

10.利用LiOH 和钴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 ，装置如右图所示。下列说法中正确的是( )

A ．电极

B 连接电源正极 B ．A 极区电解液为LiCl 溶液

C ．阳极反应式为2H 2O ＋2e －===H 2↑＋2OH －

D ．每生成1 mol H 2，有1 mol Li ＋通过该离子交换膜

解析：选B 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 －===Cl 2↑，C 项错误；每生成1 mol H 2，有2 mol Li ＋通过该离子交换膜，D 项错误。

11．(2019·上饶模拟)生产硝酸钙的工业废水常含有NH 4NO 3，可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )

A．a极为电源正极，b极为电源负极

B．装置工作时电子由b极流出，经导线、电解槽流入a极C．Ⅰ室能得到副产品浓硝酸，Ⅲ室能得到副产品浓氨水

D．阴极的电极反应式为2NO－

3＋12H＋＋10e－===N

2

↑＋6H

2

O

解析：选AC 根据装置图，Ⅰ室和Ⅱ室之间为阴离子交换膜，即NO－

3

从Ⅱ室

移向Ⅰ室，同理NH＋

4

从Ⅱ室移向Ⅲ室，依据电解原理，a为正极，b为负极，A 正确；根据电解原理，电解槽中没有电子通过，只有阴阳离子的通过，B错误；

Ⅰ室为阳极，电极反应式为2H

2O－4e－===O

2

↑＋4H＋，得到较浓的硝酸，Ⅲ室为

阴极，电极反应式为2H

2O＋2e－===H

2

↑＋2OH－，NH＋

4

与OH－反应生成NH

3

·H

2

O，得

到较浓的氨水，C正确、D错误。

12．(2019·长春质检)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( )

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Na

2SO

4

溶液可避免有害气体的产生

D．Ⅱ口排出的是淡水

解析：选B 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Na

2SO

4

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。

13．(2019·天津静海区四校联考)高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用

镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐(Na

2FeO

4

)的装置如图所示。下

列推断合理的是( )

A．镍是阳极，电极反应为4OH－－4e－===O

2↑＋2H

2

O

B．电解时，电流的方向为负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极

C．若隔膜为阴离子交换膜，则OH－自右向左移动

D．电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高，撤去隔膜混合后，与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)

解析：选D 用镍、铁作电极电解浓NaOH溶液制备Na

2FeO

4

，铁被氧化生成

FeO2－

4

，则铁是阳极，A错误。电解时，电流的方向是正极→阳极→溶液→阴极→负极，B错误。在电解池中，阴离子向阳极移动，则OH－自左向右移动，C错误。

阳极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO2－

4＋4H

2

O，由于消耗OH－，则阳极区溶液pH

降低；阴极反应式为2H

2O＋2e－===2OH－＋H

2

↑，反应生成OH－，则阴极区溶液pH

升高；结合阴、阳极反应式及得失电子守恒可得，电解总反应式为Fe＋2OH－＋

2H

2O=====

通电

FeO2－

4

＋3H

2

↑，据此可知撤去隔膜后电解，所得溶液的pH降低，D正确。

14．(2019·安徽江南片摸底考试)四甲基氢氧化铵[(CH

3

)

4

NOH]常用作电子工

业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH

3)

4

NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH

3

)

4

NOH，其

工作原理如图所示(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．c、e均为阳离子交换膜

C．b极电极反应式：4OH－－4e－===2H

2O＋O

2

↑

D．制备1 mol (CH

3)

4

NOH，a、b两极共产生0.5 mol气体

解析：选BC A项，该电解池中Cl－向电极b迁移，则b电极为阳极，a电

极为阴极，M为电源的负极，错误；B项，根据图示，加入(CH

3)

4

NCl溶液后，(CH

3

)

4

N

＋通过c膜进入电极a附近生成(CH

3)

4

NOH，则c膜为阳离子交换膜；Cl－通过d

膜进入d膜右侧，e膜右侧的Na＋通过e膜进入e膜的左侧，这样NaCl在d、e 两膜之间富集，将NaCl稀溶液转化为浓溶液，e膜为阳离子交换膜，正确；C

项，电极b上溶液中的OH－放电，电极反应为4OH－－4e－===O

2↑＋2H

2

O，正确；D

项，制备1 mol (CH

3)

4

NOH，a电极上生成了1 mol OH－，反应中转移了1 mol e

－，a电极上产生0.5 mol H

2、b电极上产生0.25 mol O

2

，两极共产生0.75 mol

气体，错误。

15．(2019·泸州一诊)氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是( )

A．通电后，阴极室溶液的pH减小

B．阳极电极反应式是2H

2O－4e－===4H＋＋O

2

↑

C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小

解析：选AC 通电后，阴极电极反应式为2H

2O＋2e－===2OH－＋H

2

↑，则溶液

的pH增大，故A错误；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H

2

O－4e－===4H＋

＋O

2

↑，故B正确；根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI，则转移1 mol 电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I－移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。

16．电解原理在化学工业中有广泛应用。

(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO

2，将所得的Na

2

SO

3

溶液进行电解，可循环

再生NaOH，同时得到H

2SO

4

，其原理如下图所示。(电极材料为石墨)

b极的电极反应式为

_______________________________________________________。

(2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NO

x

的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若

用NO

2

气体进行模拟电解法吸收实验。

①写出电解时NO

2

发生反应的电极反应式_________________________________。

②若有标准状况下2.24 L NO

2

被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。

(3)SO

2和NO

x

是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO

2

和NO。

①a是直流电源的________极。

②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为________________。

③用离子方程式表示吸收NO的原理________________。

解析：(1)SO2－

3失去电子被氧化成SO2－

4

，电极反应式为SO2－

3

－2e－＋H

2

O===SO2－

4

＋2H＋。(2)①据图知，电解时，左室中电极上水放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极通入的是氮氧化物，生成的是硝酸，阳极反应式为NO

2

－e－

＋H

2O===NO－

3

＋2H＋；②n(NO

2

)＝2.24 L÷22.4 L/mol＝0.1 mol，阳极反应式为

NO

2－e－＋H

2

O===NO－

3

＋2H＋，有0.2 mol氢离子生成，因为有0.1 mol硝酸生成，

则有0.1 mol H＋通过阳离子交换膜。(3)①与b极相连的电极上SO

2→H

2

SO

4

，硫

元素化合价升高，发生氧化反应，该电极是阳极，b为正极，a是负极；②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，溶液显酸性，所以阴极的电极反应为

2HSO－

3＋2H＋＋2e－===S

2

O2－

4

＋2H

2

O；③吸收NO的原理是，NO与S

2

O2－

4

反应生成氮气

和HSO－

3，离子方程式为2NO＋2S

2

O2－

4

＋2H

2

O===N

2

＋4HSO－

3

。

答案：(1)SO2－

3－2e－＋H

2

O===SO2－

4

＋2H＋

(2)①NO

2－e－＋H

2

O===NO－

3

＋2H＋②0.1 (3)①负

②2HSO－

3＋2H＋＋2e－===S

2

O2－

4

＋2H

2

O ③2NO＋2S

2

O2－

4

＋2H

2

O===N

2

＋4HSO－

3

17．以CH

3OH燃料电池为电源电解法制取ClO

2

，二氧化氯(ClO

2

)为一种黄绿

色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。

(1)CH

3OH燃料电池放电过程中，通入O

2

的电极附近溶液的pH________(填“增

大”“减小”或“不变”)，负极反应式为________________________。

(2)图中电解池用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO

2

，阳

极产生ClO

2

的反应式为________________________。

(3)电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多 6.72 L 时(标准状况，忽略生成的气体溶解)，停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子为________mol。

解析：(1)CH

3OH燃料电池放电过程中，通入O

2

的电极是正极，电极反应式

O 2＋4e－＋2H

2

O===4OH－，c(OH－)增大，附近溶液的pH增大，负极是甲醇发生氧化

反应，电极反应式为CH

3OH－6e－＋8OH－===CO2－

3

＋6H

2

O；(2)电解池中阳极发生氧

化反应，阳极Cl－放电产生ClO

2的反应式为Cl－－5e－＋2H

2

O===4H＋＋ClO

2

↑；(3)

电解一段时间，从阴极处收集到的气体比阳极处收集到气体多6.72 L时(标准状

况，忽略生成的气体溶解)，多出的气体是H

2，其物质的量＝

6.72 L

22.4 L/mol

＝0.3

mol，设阳极产生的气体是x mol，则根据电子得失守恒可知5x＝(0.3＋x)×2，解得x＝0.2，即转移1 mol电子，钠离子通过阳离子交换膜，所以通过阳离子交换膜的阳离子为1 mol。

答案：(1)增大CH

3OH－6e－＋8OH－===CO2－

3

＋6H

2

O

(2)Cl－－5e－＋2H

2O===4H＋＋ClO

2

↑ (3)1

化学专题复习：电化学基础(完整版)

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I F Z I I I F Z 高考化学专题复习：电化学基础 要点一 原电池、电解池、电镀池的比较 原电池 电解池 电镀池 定 义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池 装 置 举 例 形 成 条 件 ①活动性不同的两电极(连接) ②电解质溶液(电极插入其中 并与电极自发反应) ③形成闭合回路 ①两电极接直流电源 ②两电极插人电解质溶液 ③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 ②电镀液必须含有镀层金属的离子 电 极 名 称 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等) 阳极：电源正极相连的电极 阴极：电源负极相连的电极 阳极：镀层金属； 阴极：镀件 电 子 流 向 负极正极 电源负极 阴极 电源正极 阳极 电源负极阴极 电源正极 阳极 电 极 反 应 负极（氧化反应）：金属原子失电子； 正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，或金属电极本身失电子； 阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：金属电极失电子； 阴极（还原反应）：电镀液中阳离子得电子 离 子流向 阳离子：负极→正极（溶液中） 阴离子：负极←正极（溶液中） 阳离子→阴极（溶液中） 阴离子→阳极（溶液中） 阳离子→阴极（溶液中） 阴离子→阳极（溶液中） 练习1、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液 混合溶液的玻璃皿中（如图所示），经一段时间后， 观察到溶液变红的区域是（ ） A 、I 和III 附近 B 、I 和IV 附近 C 、II 和III 附近 D 、II 和IV 附近

高考中有关离子交换膜的电化学试题

高考中有关离子交换膜的电化学试题 离子交换膜是一种对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因在应用时主要是利用它的离子选择透过性，又称为离子选择透过性膜．离子交换膜法在电化学工业中应用十分广泛。教材中并未专门介绍，一般是在讲解氯碱工业时介绍阳离子交换膜的应用，但在近年考试中涉及离子交换膜原理的考题屡见不鲜．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、交换膜在中学电化学中的作用： 1.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，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。 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 A．溶液中c(A2＋)减小 B．B极的电极反应：B－2e－= B2＋ C．Y电极上有H2产生，发生还原反应

D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解 2．（2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是 A．放电时正极反应为：NiOOH＋H 2O＋e－→Ni(OH) 2 ＋OH－ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H 2 O＋e－ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度 越高 3．（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl 2 ＝2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－ 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4.(2013·浙江高考·11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后, 蓝色逐渐变浅。已知:3I 2+6OH-=I+5I-+3H 2 O 下列说法不正确的是( ) A.右侧发生的电极反应式:2H 2O+2e-=H 2 ↑+2OH-

高考化学复习 专题7-离子交换膜在电化学装置中的应用 (2)

专题7 离子交换膜在电化学装置中的应用 日期：2019年11月10日 学号姓名 1．（2018年11月浙江选考17题）最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。 下列说法不正确 ．．．的是（） A．右边吸附层中发生了还原反应 B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－＝2H2O C．电池的总反应是2H2 ＋O2＝2H2O D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO4－向左移动 2．（2019年高考天津卷6题）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌--碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。下列叙述不正确的是 A.放电时，a电极反应为I2Br－+ 2e－=2I－+ Br－ B.放电时，溶液中离子的数目增大

C.充电时，b 电极每增重0.65 g ，溶液中有0.02mol I － 被氧化 D.充电时，a 电极接外电源负极 3．（2019 年全国卷 I 12) 利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV 2+/MV +在电极与酶之间传递电子，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H 2 + 2MV 2+ = 2H + + 2MV + C ．正极区，固氮酶为催化剂，N 2发生还原反应生成NH 3 D ．电池工作时，质子通过交换膜由负极区向正极区移动 4．（2016年全国卷 I 11）三室式电渗析法处理含 Na 2SO 4 废水的原理如图3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SO 42－ 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 ) A ．通电后中间隔室的SO 42－向正极迁移，正极区溶液pH 增大 B ．该法在处理含Na 2SO 4。废水时可以得到NaOH 和H 2SO 4产品 C ．负极反应为2H 2O － 4e - = O 2＋ 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0.5 mol 的O 2生成 5．（2018年全国卷Ⅰ 27节选）焦亚硫酸钠(Na 2S 2O 5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应有广泛，加答下列问题： MV + MV 2+ N 2 NH 3 H 2 H + MV + MV 2+ 电 极 电 极 氢化酶 固氮酶 2SO 4负极区正极区 浓Na 2SO 4溶液a b c d ＋－

高考电化学专题 复习精华版

第一部分 原电池基础 一、原电池基础 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理 Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 电解质溶液 二、常见的电池种类 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e -=Zn 2+ 正极（石墨）2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑ ① 普通锌——锰干电池 总反应：Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑ 干电池： 电解质溶液：糊状的NH 4Cl 特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液 ② 碱性锌——锰干电池 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e - +2OH - =Zn(OH)2 正极（石墨）2e - +2H 2O +2MnO 2= 2OH-＋2MnOOH ( 氢氧化氧锰) 总反应：2 H 2O +Zn+2MnO 2= Zn(OH)2＋2MnOOH 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；使用寿命提高 电解液：由中性变为碱性（离子导电性好）。 失e -,沿导线传递，有电流产生 溶 解 不断

可充电电池 正极（PbO 2） PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极（Pb ） Pb+SO 42--2e -=PbSO 4 铅蓄电池 总反应：PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O 电解液：1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液 蓄电池 特点：电压稳定, 废弃电池污染环境 Ⅰ、镍——镉（Ni ——Cd ）可充电电池； 其它 负极材料：Cd ；正极材料：涂有NiO 2，电解质：KOH 溶液 NiO 2+Cd+2H 2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 正极壳填充Ag 2O 和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH 。 反应式为： 2Ag+Zn(OH)2 ﹦ Zn+Ag 2O+H 2 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl 2)：8Li+3SOCl 2 = 6LiCl+Li 2SO 3+2S 负极： ；正极： 。 锂电池 用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命， 广泛应用于军事和航空领域。 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时 燃 料 电极反应产物不断排出电池。 电 池 ②、原料：除氢气和氧气外，也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 ③、氢氧燃料电池： 总反应：O 2 +2H 2 =2H 2O 特点：转化率高，持续使用，无污染。 1.普通锌锰电池 干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH 4Cl 、ZnCl 2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO 2的黑色粉末吸收正极放出的H 2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：2NH 4Cl+Zn+2MnO 2=ZnCl 2＋2NH 3↑+Mn 2O 3+H 2O 问题： ①通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？ ②我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用? 化学电 源 简 介 放电 充电 放电 放电` 充电 放电 ` 充电 放电 `

最新高考化学专题复习：电化学精品版

2020年高考化学专题复习：电化学精品版

高考化学专题复习：电化学 考点聚焦 1．理解原电池原理。熟记金属活动性顺序。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。 2．了解电解和电镀的基本原理及应用。 知识梳理 一、构成原电池的条件 1．要有活动性不同的两个电极（一种金属与另一种金属或石墨或不溶性的金属氧化物）； 2．要有电解质溶液； 3．两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。 二、金属的腐蚀 1．金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。2．金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀。 3．化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质高考资源网相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。

4．电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。 5．腐蚀的常见类型 （1）析氢腐蚀在酸性条件下，正极发生2H++2e-=H2↑反应。 （2）吸氧腐蚀在极弱酸或中性条件下，正极发生 2H2O+O2+4e-=4OH-反应。 若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。 6．在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 三、原电池、电解（镀）池电极名称的确定 1．确定原电池电极名称的方法 方法一：根据电极材料的性质确定。通常是 （1）对于金属——金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；

（2）对于金属——非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等； （3）对于金属——化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极。 2．确定电解（镀）池电极名称的方法 方法一：与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。 方法二：电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。 四、分析电极反应及其产物 原电池：负极：M-ne-=M n+ 正极：（1）酸性溶液中2H++2e-=H2↑ （2）不活泼金属盐溶液M n++ne-=M （3）中性、弱酸性条件下2H2O+O2+4e-=4OH-电解（镀）池：

专题17电化学原理综合应用-三年高考(2015-2017)化学试题

1．【2017江苏卷】(12分)铝是应用广泛的金属。以铝土矿 (主要成分为Al2O3，含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝的一种工艺流程如下： 注：SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀。 （3）“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3，电解过程中作阳极的石墨易消耗，原因是___________。 （4）“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液，原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________，阴极产生的物质A的化学式为____________。 【答案】（3）石墨电极被阳极上产生的O2氧化（4）4CO32－+2H2O?4e?=4HCO3－+O2↑ H2 2．【2017天津卷】（14分）某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小组利用设计的电解分离装置（见图2），使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液，并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。

Ⅱ．含铬元素溶液的分离和利用 （4）用惰性电极电解时，CrO42-能从浆液中分离出来的原因是__________，分离后含铬元素的粒子是_________；阴极室生成的物质为___________（写化学式）。 【答案】（4）在直流电场作用下，CrO42-通过阴离子交换膜向阳极室移动，脱离浆液CrO42-和Cr2O72- NaOH和H2 3．【2016新课标1卷】NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其一种生产工艺如下： 回答下列问题： （3）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时，为除去Mg2+和Ca2+，要加入的试剂分别为________、________。“电解”中阴极反应的主要产物是______。 【答案】（3）NaOH溶液；Na2CO3溶液；ClO2?(或NaClO2)； 【解析】（3）食盐溶液中混有Mg2+和Ca2+，可利用过量NaOH溶液除去Mg2+，利用过量Na2CO3溶液除去Ca2+；向NaCl溶液中加入ClO2，进行电解，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl2↑，反应产生Cl2，阴极发生反应产生NaClO2，可见“电解”中阴极反应的主要产物是NaClO2； 4．【2016北京卷】用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3-）已成为环境修复研究的热点之一。

高考化学专题电化学

2011届高考化学专题：电化学 1、铜片和银片用导线连接后插入某氯化钠溶液中，铜片是（） A、阴极 B、正极 C、阳极 D、负极 2、关于如右图所示装置的叙述中，正确的是（） A、铜是阳极，铜片上有气泡产生 B、铜片质量逐渐减少 C、电流从锌片经导线流向铜片 D、氢离子在铜片表面被还原 3、锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为：Li+MnO2==LiMnO2，下列关于该锂的电池说法中，正确的是（） A、Li是正极，电极反应为Li－e—== Li+ B、Li是负极，电极反应为Li－e—== Li+ C、Li是负极，电极反应为MnO2 + e— == MnO2－ D、Li是负极，电极反应为Li－2e—== Li2+ 4、原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确是（） A、由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al—3e—=Al3+ B、由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Mg—2e—=Mg2+ C、由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe—2e—=Fe2+ D、由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu—2e—=Cu2+ 5、人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为：Zn + 2OH––2e–＝ZnO + H2O，Ag2O + H2O + 2e–＝2Ag + 2OH–，下列叙述中，正确的是（） A、Ag2O 是负极，并被氧化 B、电流由锌经外电路流向氧化银 C、工作时，负极区溶液pH减小,正极区pH增大 D、溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动 6、一个电池的总反应：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的原电池的正确组成是（） A. B. C. D. 正极 Zn Cu Cu Ag 负极 Cu Zn Zn Cu 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 AgNO3 7、用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）

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。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H 2+2MV2+2H++2MV+ C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】B 【解析】 【分析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV+在负极失电子发生氧化反应生成MV2+，电极反应式为MV+?e?= MV2+，放电生成的MV2+在氢化酶的作用下与H2反应生成H+和MV+，反应的方程式为H2+2MV2+=2H++2MV+；右室电极为燃料电池

高考化学中离子交换膜试题

高考中有关离子交换膜的电化学试题 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、交换膜在中学电化学中的作用： — 1.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，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。 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（） A．溶液中c(A2＋)减小 B．B极的电极反应：B－2e－= B2＋ C．Y电极上有H2产生，发生还原反应 D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解 \2．（2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是（） A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 、 3．（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是（） A．正极反应为AgCl＋e－＝Ag＋Cl－ 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mol e－时，交换膜左侧溶液中约减少mol离子 - 4.(2013·浙江高考·11)电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅。已知:3I2+6OH- =IO3-+5I-+3H2O 下列说法不正确的是() A.右侧发生的电极反应式: 2H2O+2e- = H2↑+2OH- B.电解结束时,右侧溶液中含有IO3- ， C.电解槽内发生反应的总化学方程式: KI+3H2O KIO3+3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变

2020届高考化学第二轮复习 专题十二 电化学教学案

专题十二电化学 [考试大纲] 1.了解原电池和电解池的工作原理,了解常见化学电源的种类及其工作原理 2.掌握电解原理，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。 3.能写出电极反应和电池反应方程式。 4.了解金属腐蚀的类型及防护措施 [知识梳理] 一、原电池 1.原电池的构成条件：这是一种把化学能转化为电能的装置.从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应 ．．．．．．均可设计成原电池。 a.活性不同的两极：作负极的一般 ．．是较活泼的金属材料，作正极的材料用一般导体即可 b.电解质溶液 c.闭合回路 d.反应能自发进行 注意：通常两种不同金属在电解质溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝对的,严格地说,应以发生的电极反应来定.例如，Mg－Al合金放入稀盐酸中,Mg比Al易失去电子,Mg作负极;将Mg－Al合金放入烧碱溶液中，由于发生电极反应的是 Al,故Al作负极。 2.原电池的工作原理： ⑴电极反应（以铜－锌－稀硫酸原电池为例）： 负极：_____________ ________ （___ ___反应） 正极：_____________ ________ （____ __反应） ⑵电子流向：从负极（Zn）流向正极（Cu） ⑶电流方向：从正极（Cu）流向负极（Zn） ⑷溶液中离子的移动方向：阳离子向移动，阴离子向移动。 3.金属的腐蚀： 金属的腐蚀分为两类： （1）化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。 （2）电化学腐蚀：不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。 钢铁在潮湿空气中的腐蚀主要形式是。正极为钢铁中的，负极为，电解质溶液为溶有等气体的水膜。其腐蚀类型及其有关电极反应式、化学方程式分别是： a.吸氧腐蚀（发生于或的潮湿环境中） 负极：正极： b.析氢腐蚀（发生于的潮湿环境中）

电化学中的离子交换膜

高三化学训练——电化学中的离子交换膜 2016年6月18日1．（2015津）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 2．（2015沪）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、 烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐 水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空： （1）写出电解饱和食盐水的离子方程式。 （2）离子交换膜的作用为：、。 （3）精制饱和食盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从 图中位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”） 3．如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离 子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。 ①该电解槽的阳极反应式为 ，单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通 过阳离子交换膜的离子数的比值为。 ②从出口D导出的溶液是（填化学式）。 4．海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在 ~之间。某地海水中主要离子的含量如下表： 成分Na+K+Ca2+Mg2+Cl－SO42－HCO3－ 含量/mg?L－19360831601100160001200118（1）海水显弱碱性的原因是（用离子方程式表示），该海水中Ca2+的物质的量浓度为__________mol/L。 （2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过，电极均为惰性电极。 ① 开始时阳极的电极反应式为。 ② 电解一段时间，极（填“阴”或“阳”）会产生水垢，其成份为（填化学式）。

离子交换膜

离子交换膜的研究进展与工业应用 摘要:简要介绍了离子交换膜的发展背景及工业应用，主要介绍了均相离子交换膜，也是未来离子交换膜的主要研究发展方向 关键词：离子交换膜、发展背景、工业应用、均相离子交换膜 1 离子交换膜技术 1.1离子交换膜的基本概念 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因为一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。[1]离子交换膜按功能及结构的不同，可分为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜五种类型。离子交换膜的构造和离子交换树脂相同，但为膜的形式。根据膜体结构(或按制造工艺)的不同，离子交换膜分为异相膜、均相膜和半均相膜三种。无论是均相膜还是非均相膜，在空气中都会失水干燥而变脆或破裂，故必须保存在水中[2]。 1.2离子交换膜的原理[3] 和粒状离子交换树脂一样，离子交换膜中的功能团在水溶液中会发生离解，产生阳(或阴)离子进入周围的溶液，致使膜带有负(或正)电荷，为保持电性中和，膜就会吸引外部溶液中的阳(或阴)离子，通过膜的离解和吸引作用全过程，使得外部溶液中的阳(或阴)离子从膜的一侧选择透过到另一侧，而不会或很少使溶液中与膜带同性电荷的离子透过。如果使用阴离子交换膜，因为膜孔骨架上的正电基构成强烈的正电场，就使得只准阴离子透过，而阳离子不会透过。同时，阳极 2-)来说，区产生的H+不能进入阴极区。对于溶液中各种不同的反电离子(OH-；S0 4 由于它们在膜中的扩散系数各不相同(例如水合离子半径不同)，以及膜中空隙筛过离子的能力不同，因此，采用离子交换膜能够进行分离，正是利用这种选择透过性。从以上膜的工作原理看，外部溶液与膜之间的离子传递，并不是真正的离子交换，而是选择渗析，这两者的工作原理差别很大。粒状离子交换树脂在使用上需要分为吸附一淋洗(解吸)一再生等步骤。而离子交换膜不需再生等步骤，可以连续作用，同时，两者在工业上的使用范围也有很大的不同，前者主要用于富集和分离相似元素，后者主要用于渗析、电渗析和作为电解过程的隔膜等。 1.3离子交换膜的发展背景 Juda[1]在1949年发明了离子交换膜，并于1950年成功地研制了第一张具有商业用途的离子交换膜，1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺上[4]。从此离子交换膜成为一个新的技术领域受到日本及欧美等国的充分重视。50余年来，在应用过程中对离子交换膜做了很多改进，从初期性能差的非均相发展到适合于工业生产的、性能较好的均相离子交换膜，从单一电渗析水处理用膜发展到扩散渗析用膜、离子选择透过性膜和抗污染用膜．应用方面除了通常的电渗析外，还拓展到电解、渗透蒸发、质子燃料电池及其电渗析为基础的过程集成[6]。 我国离子交换膜的研制始于20世纪60年代，当时研制的是非均相膜，主要用于苦

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一、原电池的工作原理装置特点：化学能转化为电能。①、两个活泼性不同的电极； ；形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）③、形成闭合回路（或在溶液中接触）原 ④、建立在自发进行的氧化还原反应基础之上电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。池 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。原基本概念：电极反应方程式：电极反应、总反应。理 正还原反氧化反应负铜锌原电 -2++ =2H+22H反应原理Zn-2e↑=Z 不 解断 电解质溶液 二、常见的电池种类2+ -负极（锌筒）Zn-2e=Zn 电极反应： -+↑=2NH 正极（石墨）2NH+H+2e 2432++ +2NH 总反应：Zn+2NH+H=Zn↑①普通锌——锰干电池243Cl 电解质溶液：糊状的NH 干电池：4特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液 锰干电池②碱性锌——--负极（锌筒）Zn-2e=Zn(OH)+2OH电极反应：22MnOOH ＋+2HO +2MnO=- 2e 2OH-( 氢氧化氧锰) 正极（石墨） 222MnOOH2 HO+Zn+2MnO=＋总反应：Zn(OH) 222电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；使用寿命提高 。电解液：由中性变为碱性（离子导电性好） -2-+O +4H=PbSOPbO+SO+2e+2H 正极（PbO）22244-2--2e=PbSO Pb+SOPb 负极（）44O +Pb+2HSO 2PbSO+2HPbO 铅蓄电池总反应：放电24242充电33溶液的电解液：1.25g/cmH~1.28g/cmSO42特点：电压稳定, 废弃电池污染环境蓄电池 ——Cd）可充电电池；Ⅰ、镍——镉（Ni 可充电电池 KOH溶液负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO，电解质：其它2Ni(OH)+ Cd(OH) NiO+Cd+2HO 2222 放电Ⅱ、银锌蓄电池放电` KOH和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液。正极壳填充AgO2 充电 O+H﹦反应式为：2Ag+Zn(OH)Zn+Ag 222电放`充电+2S 6LiCl+LiSO 8Li+3SOCl)(Li-SOCl 锂亚硫酰氯电池：= 32 22电放 `)( 用途：质轻、高能比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，锂电池 广泛应用于军事和航空领域。

离子交换膜电化学中的应用

1.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Na2SO3溶液进行电解又制得 NaOH。其中a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石 墨，产品C为H2SO4溶液。下列说法正确的是（） A. b为只允许阳离子通过的离子交换膜 B. 阴极区中B最初充入稀NaOH溶液,产品E为氧气 C. 反应池采用气、液逆流方式,目的是使反应更充分 D. 阳极的电极反应式为 2.如图是利用一种微生物将废水中的有机物（如淀粉）和废气NO的化学能直接转化为电 能，下列说法中一定正确的是（） A.质子透过阳离子交换膜由右向左移动 B. 电子流动方向为 C. M电极反应式： D. 当M电极微生物将废水中 g淀粉转化掉时,N电极产生 L 标况下 3.三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（） A. 通电后中间隔室的离子向正极迁移,正极区溶液pH增大 B. 该法在处理含废水时可以得到NaOH和产品 C. 负极反应为,负极区溶液pH降低 D. 当电路中通过1mol电子的电量时,会有的生成 4.某电源装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl．下列说法正确的是（） A. 正极反应为 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. 当电路中转移时,交换膜左侧溶液中约减少离子 5.科学家用氮化镓（GaN）材料与铜作电极组装如图所示的人工光合系统，成功地实现了

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可充电电池 一、原电池的工作原理 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 ④、建立在自发进行的氧化还原反应基础之上 池 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 原 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 理 电极反应方程式：电极反应、总反应。 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理 Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 电解质溶液 二、常见的电池种类 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e -=Zn 2+ 正极（石墨）2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑ ① 普通锌——锰干电池 总反应：Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑ 干电池： 电解质溶液：糊状的NH 4Cl 特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液 ② 碱性锌——锰干电池 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e - +2OH - =Zn(OH)2 正极（石墨）2e - +2H 2O +2MnO 2= 2OH-＋2MnOOH ( 氢氧化氧锰) 总反应：2 H 2O +Zn+2MnO 2= Zn(OH)2＋2MnOOH 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；使用寿命提高 电解液：由中性变为碱性（离子导电性好）。 正极（PbO 2） PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极（Pb ） Pb+SO 42--2e -=PbSO 4 铅蓄电池 总反应：PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O 电解液：1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液 蓄电池 特点：电压稳定, 废弃电池污染环境 Ⅰ、镍——镉（Ni ——Cd ）可充电电池； 其它 负极材料：Cd ；正极材料：涂有NiO 2，电解质：KOH 溶液 NiO 2+Cd+2H 2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 正极壳填充Ag 2O 和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH 。 反应式为： 2Ag+Zn(OH)2 ﹦ Zn+Ag 2O+H 2 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl 2)：8Li+3SOCl 2 = 6LiCl+Li 2SO 3+2S 锂电池 用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命， 广泛应用于军事和航空领域。 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时 燃 料 电极反应产物不断排出电池。 电 池 ②、原料：除氢气和氧气外，也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 ③、氢氧燃料电池：总反应：O 2 +2H 2 =2H 2O 特点：转化率高，持续使用，无污染。 溶 解 不断 放电 充电 放电 放电` 充电 放电 ` 充电 放电 `

高三化学复习电化学专题

专题一电化学基础 一、原电池正负极的确定及电极反应式的写法 1．确定正负极应遵循： （1）一般是较活泼的金属充当负极，较不活泼的金属或非金属或金属氧化物作正极。 （2）根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极； （3）根据内电路中自由离子的移动方向确定：在内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。 （4）根据原电池反应式确定: 失电子发生氧化反应（还原剂中元素化合价升高）的一极为负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。 2．书写电极反应式应注意： 第一、负极失去电子发生氧化反应；正极上，①电解质溶液中的阳离子（或氧化性强的离子）得到电子；②溶解在溶液中的O2得电子，发生还原反应，例如钢铁的吸氧腐蚀。 第二、两个电极得失电子总数守恒。 第三、注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并写。 第四、书写燃料电池电极反应式必须遵循的原则： （1）电池的负极一定是可燃性气体（如H2、CO、CH4）在失电子时，发生氧化反应，电池的正极一定是助燃性气体（如O2），在得电子时，发生还原反应。 （2）电极材料一般不发生化学反应，只起传导电子的作用。 （3）电极反应式作为一种特殊的电子反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒的规律。 （4）写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应式中出现的离子相对应。 例如：宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，电解质溶液是KOH，其中H2为负极，O2为正极，电极反应式为：正极O2+2H2O+4e—=4OH—负极2H2+4OH——4e—=4H2O 二、电解池阴、阳极的判断 根据电极与电源两极相连的顺序判断 阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极。其反应时, 溶液中氧化能力强的阳

离子交换膜高考题Word版

（2014福建）11．某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。下列说法正确的是 A．正极反应为AgCl ＋e－＝Ag ＋Cl－ 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 （2014新课标I）27、(15分) 次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题： （1）H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程 式： （2）H3PO2及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银。 ①(H3PO2)中，磷元素的化合价为 ②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4 ︰1，则氧化产物为： (填化学式) ③NaH2PO2是正盐还是酸式 盐？其溶液 显性(填弱酸性、中性、或者弱碱性)（3）(H3PO2)的工业制法是：将白磷(P4)与氢氧化钡溶液反应生成PH3气体和 Ba(H2PO2)，后者再与硫酸反应，写出白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程 式： （4）(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

①写出阳极的电极反应 式 ②分析产品室可得到H3PO2的原因 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀 硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳 极室与产品室，其缺点是杂质。该杂 质产生的原因 是： 27.(15分) （1） (2) ①+1 ② ③正盐弱碱性 （3） （4）① ②阳极室的穿过阳膜扩散至产品室，原料室的穿过阴膜扩散至产品室、二者反应生成 ③或被氧化

离子交换膜与电渗析

第七章离子交换膜与电渗析 电渗析的研究始于上世纪初的德国。1952年美国Ionics公司制成了世界上第一台电渗析装置，用于苦咸水淡化。至今苦咸水淡化仍是电渗析最主要的应用领域。在锅炉进水的制备、电镀工业废水的处理、乳清脱盐和果汁脱酸等领域，电渗析都达到了工业规模。另外，在上世纪50年代末，由日本开发的海水浓缩制食盐的应用，虽仅限于日本和科威特等国，但也是电渗析的一大市场。目前，电渗析以其能量消耗低，装置设计与系统应用灵活，操作维修方便，工艺过程洁净、无污染，原水回收率高，装置使用寿命长等明显优势而被越来越广泛地用于食品、医药、化工、工业及城市废水处理等领域。我国的电渗析技术的研究始于1958年。1965年在成昆铁 路上安装了第一台电渗析法苦咸水淡化装置。1981年我国在西沙永兴岛建成日产200吨饮用水的电渗析海水淡化装置。几十年来，在离子交换膜、隔板、电极等主要部件方面不断创新，电渗析装置不断向定型化、标准化方向发展。 第一节、电渗析基本原理 一、电渗析的工作原理 电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性地通过离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。图7-1是电渗析工作原理示意图。 流程说明：在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。 图7-1 电渗析工作原理示意图 电渗析过程除我们希望的反离子迁移外，还可能发生如图7-2所示的其它迁移过程： (1) 同名离子迁移 同名离子指与膜的固定活性基所带电荷相同的离子。根据唐南（Donnan）平衡理论，离子交换膜的选择透过性不可能达到100％，再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发生同名离子迁移。 (2) 电解质的浓差扩散 也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。 (3) 水的渗透 淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量随浓度差的提高而增加。 1

[2020高中化学]专题05 电化学(必考题)【学生版】

2020高考化学二轮必刷题集 专题五、电化学（必考题） 【初见----14~16年高考赏析】 1．【2016年高考新课标Ⅰ卷】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（） 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[来源:Z+X+X+K] 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 2．【2016年高考新课标Ⅱ卷】Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池.下列叙述错误的是（） A．负极反应式为Mg-2e-=Mg2+ B．正极反应式为Ag++e-=Ag C．电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D．负极会发生副反应Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 3．【2016年高考新课标Ⅲ卷】锌–空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)24-.下列说法正确的是（） A．充电时,电解质溶液中K+向阳极移动 c-逐渐减小 B．充电时,电解质溶液中(OH) - C．放电时,负极反应为：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH)2 4

D ．放电时,电路中通过2mol 电子,消耗氧气22.4L （标准状况） 4．【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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 ．正极反应中有CO 2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 D ．电池总反应为C 6H 12O 6+6O 2=6CO 2+6H 2O 6．【2015江苏化学】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图.下列有关该电池的说法正确的是（ ） A ．反应CH 4＋H 2O =点燃 =======通电 =======电解 ========催化剂 △ 3H 2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol 电子 B ．电极A 上H 2参与的电极反应为：H 2＋2OH －－2e －=2H 2O C ．电池工作时,CO 32－向电极B 移动 D ．电极B 上发生的电极反应为：O 2＋2CO 2＋4e －=2CO 32－ 7．【2014年高考全国大纲卷】右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH －Ni 电池).下列有关说法不正确的是（ ）