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1、熱點(diǎn)專題突破系列(五)電化學(xué)中“離子交換膜”的應(yīng)用【透視熱點(diǎn)考情】【透視熱點(diǎn)考情】在近幾年高考中,涉及離子交換膜的試題比較多,且在近幾年高考中,涉及離子交換膜的試題比較多,且??汲P?。其考情如下:??汲P隆F淇记槿缦拢好}點(diǎn)命題點(diǎn)五年考情五年考情陽離子交換膜陽離子交換膜20162016乙乙T11T11,20142014乙乙T27T27,20132013甲甲T13T13陰離子交換膜陰離子交換膜20162016乙乙T11T11,20142014乙乙T27T27質(zhì)子交換膜質(zhì)子交換膜20152015乙乙T11T11【備考必記必會(huì)】【備考必記必會(huì)】離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子離子交換膜
2、是一種含有離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜,也稱為離子選擇透過具有選擇透過能力的高分子膜,也稱為離子選擇透過性膜。性膜。1.1.離子交換膜的功能:離子交換膜的功能:使離子選擇性定向遷移使離子選擇性定向遷移( (目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃目的是平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷度或電荷) )。2.2.離子交換膜在電化學(xué)中的作用:離子交換膜在電化學(xué)中的作用:(1)(1)隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。隔離某些物質(zhì)防止發(fā)生反應(yīng)。(2)(2)用于物質(zhì)的制備。用于物質(zhì)的制備。(3)(3)物質(zhì)分離、提純等。物質(zhì)分離、提純等。3.3.離子交換膜的類型:離子交換膜的類型:根據(jù)透過的微粒,離子交換膜可以
3、分為多種,在高考根據(jù)透過的微粒,離子交換膜可以分為多種,在高考試題中主要出現(xiàn)陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子試題中主要出現(xiàn)陽離子交換膜、陰離子交換膜和質(zhì)子交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻止交換膜三種。陽離子交換膜只允許陽離子通過,阻止陰離子和氣體通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過,陰離子和氣體通過,陰離子交換膜只允許陰離子通過,質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子(H(H+ +) )通過。可見離子交換膜的通過。可見離子交換膜的功能在于選擇性地通過某些離子和阻止某些離子來隔功能在于選擇性地通過某些離子和阻止某些離子來隔離某些物質(zhì)。離某些物質(zhì)?!靖呖寄M預(yù)測(cè)】【高考模擬預(yù)測(cè)】1.(
4、20151.(2015乙卷乙卷) )微生物電池是指在微生物的作用下將微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是列有關(guān)微生物電池的說法錯(cuò)誤的是( () )世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)3068209930682099A.A.正極反應(yīng)中有正極反應(yīng)中有COCO2 2生成生成B.B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C.C.質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D.D.電池總反應(yīng)為電池總反應(yīng)為C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2
5、2=6CO=6CO2 2+6H+6H2 2O O【解析】【解析】選選A A。根據(jù)碳元素的化合價(jià)的變化,二氧化碳。根據(jù)碳元素的化合價(jià)的變化,二氧化碳中碳元素的化合價(jià)為最高價(jià)中碳元素的化合價(jià)為最高價(jià)+4+4價(jià),所以生成二氧化碳價(jià),所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng),應(yīng)在負(fù)極生成,其電極反應(yīng)式應(yīng)的反應(yīng)為氧化反應(yīng),應(yīng)在負(fù)極生成,其電極反應(yīng)式應(yīng)為為C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O-24eO-24e- -=24H=24H+ +6CO+6CO2 2,A A錯(cuò)誤;在微生錯(cuò)誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應(yīng)速率比化學(xué)物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應(yīng)速率比化學(xué)反應(yīng)速率快,所
6、以微生物促進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生,反應(yīng)速率快,所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生,B B正確;正確;原電池中陽離子原電池中陽離子( (質(zhì)子質(zhì)子) )向正極移動(dòng),向正極移動(dòng),C C正確;電池的總正確;電池的總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是葡萄糖的氧化反應(yīng),反應(yīng)實(shí)質(zhì)是葡萄糖的氧化反應(yīng),D D正確。正確。2.(20172.(2017洛陽模擬洛陽模擬) )利用反應(yīng)利用反應(yīng)6NO6NO2 2+8NH+8NH3 3=7N=7N2 2+12H+12H2 2O O構(gòu)成電池,既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放,減輕構(gòu)成電池,既能實(shí)現(xiàn)有效消除氮氧化物的排放,減輕環(huán)境污染,又能充分利用化學(xué)能,裝置如圖所示。下環(huán)境污染,又能充分利用化學(xué)能,裝置如圖所示。下
7、列說法不正確的是列說法不正確的是( () )A.A.電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極B.B.為使電池持續(xù)放電,離子交換膜選用陰離子交換膜為使電池持續(xù)放電,離子交換膜選用陰離子交換膜C.C.電極電極A A反應(yīng)式為反應(yīng)式為2NH2NH3 3-6e-6e- -=N=N2 2+6H+6H+ +D.D.當(dāng)有當(dāng)有4.48 L NO4.48 L NO2 2( (標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況) )被處理時(shí),轉(zhuǎn)移電子為被處理時(shí),轉(zhuǎn)移電子為0.8 mol0.8 mol【解析】【解析】選選C C。根據(jù)化學(xué)方程式判斷,氨氣發(fā)生氧化反。根據(jù)化學(xué)方程式判斷,氨氣發(fā)生氧化反應(yīng),電極應(yīng),電極A A
8、是負(fù)極,電極是負(fù)極,電極B B是正極,電流從右側(cè)電極經(jīng)是正極,電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極,過負(fù)載后流向左側(cè)電極,A A正確;因電解質(zhì)溶液為堿性,正確;因電解質(zhì)溶液為堿性,NHNH3 3失去電子與失去電子與OHOH- -結(jié)合,電極結(jié)合,電極A A反應(yīng)式為反應(yīng)式為2NH2NH3 3-6e-6e- -+6OH+6OH- -=N=N2 2+6H+6H2 2O O,則該離子交換膜應(yīng)允許,則該離子交換膜應(yīng)允許OHOH- -通過,是陰離通過,是陰離子交換膜,子交換膜,B B正確,正確,C C錯(cuò)誤;錯(cuò)誤;4.48L4.48L標(biāo)準(zhǔn)狀況下的標(biāo)準(zhǔn)狀況下的NONO2 2是是0.2 mol0.2 mol,N
9、N的化合價(jià)從的化合價(jià)從+4+4價(jià)降到價(jià)降到0 0價(jià),轉(zhuǎn)移電子為價(jià),轉(zhuǎn)移電子為0.2 0.2 molmol4=0.8 mol4=0.8 mol,D D正確。正確。3.3.現(xiàn)有離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽,現(xiàn)有離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽,電解電解KIKI的淀粉溶液制取的淀粉溶液制取KOHKOH,一段時(shí)間后,一段時(shí)間后區(qū)附近變藍(lán)區(qū)附近變藍(lán)色,下列敘述中錯(cuò)誤的是色,下列敘述中錯(cuò)誤的是( () )A.KOHA.KOH、H H2 2均在均在區(qū)產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生B.B.圖中圖中A A為陰離子交換膜為陰離子交換膜C.C.區(qū)的電極連接電源的正極區(qū)的電極連接電源的正極D.D.陰極反應(yīng)式為陰極反應(yīng)式為
10、2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2【解析】【解析】選選B B。電解。電解KIKI淀粉溶液類似電解飽和食鹽水,淀粉溶液類似電解飽和食鹽水,區(qū)變藍(lán)色,生成區(qū)變藍(lán)色,生成I I2 2為陽極,連接電源的正極,為陽極,連接電源的正極,KOHKOH、H H2 2均在陰極區(qū)產(chǎn)生,均在陰極區(qū)產(chǎn)生,A A、C C正確;正確;區(qū)區(qū)H H+ +放電,放電,KOHKOH在此在此生成,圖中生成,圖中A A能讓能讓K K+ +通過,為陽離子交換膜,通過,為陽離子交換膜,B B錯(cuò)誤;錯(cuò)誤;陰極是陰極是H H+ +放電,發(fā)生放電,發(fā)生2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2,D D正確。正確。4.(20174.
11、(2017宜春模擬宜春模擬) )室溫時(shí),在室溫時(shí),在FeClFeCl3 3酸性溶液中加少酸性溶液中加少量鋅粒后,量鋅粒后,F(xiàn)eFe3+3+立即被還原成立即被還原成FeFe2+2+,組成的原電池裝置,組成的原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關(guān)敘述正確的是通過,下列有關(guān)敘述正確的是( () )A.A.該原電池的正極反應(yīng)是該原電池的正極反應(yīng)是Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+B.B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的電池工作一段時(shí)間后,甲池的c(Clc(Cl- -) )增大增大C.C.一段時(shí)間后,乙池中溶液的紅色逐漸
12、褪去一段時(shí)間后,乙池中溶液的紅色逐漸褪去D.D.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)【解析】【解析】選選C C。該電池的總反應(yīng)為。該電池的總反應(yīng)為Zn+2FeZn+2Fe3+3+=2Fe=2Fe2+2+ +ZnZn2+2+,ZnZn為負(fù)極,電極反應(yīng)為為負(fù)極,電極反應(yīng)為Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+,A A錯(cuò)誤;錯(cuò)誤;陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,兩池中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,兩池中c(Clc(Cl- -) )不變,不變,B B錯(cuò)誤;由于乙池中的錯(cuò)誤;由于乙池中的FeFe3+3+被還原為被還原為FeFe2+2+,所以乙池中溶液的紅色逐漸褪去,所以乙池
13、中溶液的紅色逐漸褪去,C C正確;石墨電極為正確;石墨電極為正極,得電子,發(fā)生還原反應(yīng),正極,得電子,發(fā)生還原反應(yīng),D D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤?!炯庸逃?xùn)練】【加固訓(xùn)練】(2017(2017唐山模擬唐山模擬) )工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含有某些含工業(yè)品氫氧化鉀溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì),可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)氧酸根雜質(zhì),可用離子交換膜法電解提純。電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜,其工作原理如圖所示。下列說法裝有陽離子交換膜,其工作原理如圖所示。下列說法中不正確的是中不正確的是( () )A.A.陰極材料可以是陰極材料可以是FeFe,含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng),含氧酸根雜質(zhì)不參與電極反應(yīng)B.B.該電解槽的陽極反應(yīng)式為該電解槽的陽極反應(yīng)式為4OH4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.通電后,該電解槽陰極附近溶液的通電后,該電解槽陰極附近溶液的pHpH會(huì)逐漸減小會(huì)逐漸減小D.D.除去雜質(zhì)后,氫氧化鉀溶液從出口除去雜質(zhì)后,氫氧化鉀溶液從出口B B導(dǎo)出來導(dǎo)出來【解析】【解析】選選C C。電解池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電解水,陰極反應(yīng)。電解池反
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