2024年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)突破：離子交換膜的分析與應(yīng)用（教師版）

離子交換膜的分析與應(yīng)用

目錄

【核心提煉?考向探究】13

1.隔膜的作用13

2.離子交換膜的類型13

3.離子交換膜類型的判斷14

?@TO2

【題型特訓(xùn)?命題預(yù)測】15

【真題研析?規(guī)律探尋】2

題型一"單膜"池15

考點(diǎn)一"單膜"池2題型二“雙膜”池27

考點(diǎn)二"雙膜"池10題型三"多膜”池32

考點(diǎn)三"多膜”池12

?cm

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析

2023?湖北省選擇性考試10題,3分;【命題規(guī)律】

2023?山東卷11題，4分；2022?山近年來，新型電化學(xué)裝置中的“膜”層出不窮，高考

東卷13題，4分；2023?浙江省6月試題中往往以此為契入點(diǎn)，考查電化學(xué)基礎(chǔ)知識。

選考13題，3分；2023?北京卷5題，離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對溶液里的離子

3分；2023?全國甲卷12題，6分；具有選擇透過能力的高分子膜，又稱離子交換膜?？?/p>

“單膜”池2023?廣東卷16題，3分；2022?湖分三類：（1）陽離子交換膜，簡稱陽膜，只允許陽離

南選擇性考試8題，3分；2022?浙子通過，即允許H+和其他陽離子通過，不允許陰離

江省1月選考21題，2分；2022?浙子通過；（2）陰離子交換膜，簡稱陰膜，只允許陰離

江省6月選考21題，2分；2021?子通過，不允許陽離子通過；（3）質(zhì)子交換膜，只允

全國甲卷13題，6分；2021?湖北選許H+通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。

擇性考試15題，3分【命題預(yù)測】

預(yù)測2024年這類試題將以“文字?jǐn)⑹?離子交換膜+

“雙膜”池2021?遼寧選擇性考試13題，3分；

2021?天津卷11題，3分；2021?廣電化學(xué)裝置圖”的方式呈現(xiàn)，考查的并不是離子交換

東選擇性考試16題，3分膜的具體結(jié)構(gòu)，而是以離子交換膜在化學(xué)電源、電

解制備物質(zhì)或電滲析等方面的實(shí)際應(yīng)用為載體，考

“多膜”池

查電化學(xué)基礎(chǔ)知識及基本的化學(xué)思想與方法

一^^_使離子選擇性定向移動，平衡

一一整個(gè)溶液的離子濃度或電荷

「隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽極產(chǎn)

離

子物之間發(fā)生反應(yīng)

交_—用于物質(zhì)的制備（電解后溶液陰極

換區(qū)或陽極區(qū)得到所制備的物質(zhì)）

膜

1

一-物質(zhì)分離、提純

廠陽離子交換膜（只允許陽離子通過）

—陰離子交換膜（只允許陰離子通過）

一質(zhì)子交換膜（只允許H+通過）

一雙極膜（BP）（陰、陽復(fù)合膜，能解

離出H*和OH"）

真題研析?規(guī)律探尋

考點(diǎn)一“單膜”池

1.（2023?湖北省選擇性考試，10）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的

綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無Cb生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為xmol-h-i。下列說

法錯(cuò)誤的是（

離子交換膜

有

惰-

.一-

一-透汽不透液態(tài)水

一

性

性-

一-

.一=

一

三

電.的PTFE膜

電

一

一

S一.

一

極

國

一

極

一

一

一

一30%KOH溶液

一

gmab一

號

斗

一

一海水

A.b電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2T+2OH-

B.離子交換膜為陰離子交換膜

C.電解時(shí)海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜

D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2xmorh」

【答案】D

【解析】由圖可知，該裝置為電解水制取氫氣的裝置，a電極與電源正極相連，為電解池的陽極，b電

極與電源負(fù)極相連，為電解池的陰極，陰極反應(yīng)為2H2O+2e=H2f+2OH-,陽極反應(yīng)為40日-4日=027+2H2O,

電池總反應(yīng)為2H2。通電2H2T+O2bA項(xiàng)，b電極反應(yīng)式為b電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為

2H2O+2e-=H2t+2OH-,故A正確；B項(xiàng)，該裝置工作時(shí)陽極無CL生成且KOH濃度不變，陽極發(fā)生的電極

反應(yīng)為4OH--4e=O2T+2H2O,為保持0任離子濃度不變，則陰極產(chǎn)生的0日離子要通過離子交換膜進(jìn)入陽極

室，即離子交換膜應(yīng)為陰離子交換摸，故B正確；C項(xiàng)，電解時(shí)電解槽中不斷有水被消耗，海水中的動能

高的水可穿過PTFE膜，為電解池補(bǔ)水,故C正確;D項(xiàng)，由電解總反應(yīng)可知,每生成ImolJh要消耗lmolH2O,

生成H2的速率為xmol-hL則補(bǔ)水的速率也應(yīng)是xmol-h-i,故D錯(cuò)誤；故選D。

2.（2023?山東卷，11）（雙選）利用熱再生氨電池可實(shí)現(xiàn)CuSC>4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示,

甲、乙兩室均預(yù)加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是（）

CuSO4

溶液一

A.甲室Cu電極為正極

B.隔膜為陽離子膜

2+2+

C.電池總反應(yīng)為：CU+4NH3=[CU（NH3）4]

D.NH3擴(kuò)散到乙室將對電池電動勢產(chǎn)生影響

【答案】CD

【解析】A項(xiàng)，向甲室加入足量氨水后電池開始工作，則甲室Cu電極溶解，變?yōu)殂~離子與氨氣形成

2+

[CU（NH3）4],因此甲室Cu電極為負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，再原電池內(nèi)電路中陽離子向正極移動，若隔膜為

陽離子膜，電極溶解生成的銅離子要向右側(cè)移動，通入氨氣要消耗銅離子，顯然左側(cè)陽離子不斷減小，明

顯不利于電池反應(yīng)正常進(jìn)行，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，左側(cè)負(fù)極是Cu+4NH3-2e=[Cu（NH3）4]2+,正極是Cu2++2e=Cu,

2+2+

則電池總反應(yīng)為：CU+4NH3=[CU（NH3）4],故C正確；D項(xiàng)，NH3擴(kuò)散到乙室會與銅離子反應(yīng)生成[CU（NH3）4]2+,

銅離子濃度降低，銅離子得電子能力減弱，因此將對電池電動勢產(chǎn)生影響，故D正確。故選CD。

3.（2022?山東卷，13）（雙選）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鉆。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸

鹽生成CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoOz轉(zhuǎn)化為C02+,工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液

轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是（）

溶液溶液溶液

A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸

C.乙室電極反應(yīng)式為LiCoC）2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-

D.若甲室C02+減少200mg,乙室C02+增加300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移

【答案】BD

【解析】A項(xiàng)，依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時(shí)，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被

氧化為CO2氣體，C02+在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3coO-失去電子后，Na+通過陽

膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，對于乙室，正

極上LiCoCh得到電子，被還原為Cc>2+,同時(shí)得到Li+,其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O,因此電池工作一

段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C項(xiàng)，電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在0H一,乙室電極反應(yīng)式為：

++2+

LiCoO2+e-+4H=Li+Co+2H2O,C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若甲室Co2+減少200mg,電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為

H（e>,2g,x2=0,0068mol,乙室Cd+增力口300mg,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為/7（e>,x1=0.005Imol,

59g/mol59g/mol

說明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD。

4.（2023?浙江省6月選考，13）氯堿工業(yè)能耗大，通過如圖改進(jìn)的設(shè)計(jì)可大幅度降低能耗，下列說法不正

確的是（）

A.電極A接電源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電極B的電極反應(yīng)式為：2H2O+2e-=H2f+2OH-

C.應(yīng)選用陽離子交換膜，在右室獲得濃度較高的NaOH溶液

D.改進(jìn)設(shè)計(jì)中通過提高電極B上反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗

【答案】B

【解析】A項(xiàng)，電極A是氯離子變?yōu)槁葰?，化合價(jià)升高，失去電子，是電解池陽極，因此電極A接電

源正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B項(xiàng)，電極B為陰極，通入氧氣，氧氣得到電子，其電極反應(yīng)式為：

O2+2H2O+4e-=4OH-,故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，右室生成氫氧根，應(yīng)選用陽離子交換膜，左邊的鈉離子進(jìn)入到右

邊,在右室獲得濃度較高的NaOH溶液，故C正確；D項(xiàng)，改進(jìn)設(shè)計(jì)中增大了氧氣的量，提高了電極B處

的氧化性，通過反應(yīng)物的氧化性來降低電解電壓，減少能耗，故D正確。故選B。

5.（2023?北京卷，5）回收利用工業(yè)廢氣中的CO2和SO2,實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。

下列說法不正確的是（）

A.廢氣中SO2排放到大氣中會形成酸雨

B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO3-的水解程度大于HCCh-的電離程度

C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的CO2和SO2

由解

22

D.裝置b中的總反應(yīng)為SO3-+CO2+H2O====HCOOH+SO4-

【答案】c

【解析】A項(xiàng)，SO2是酸性氧化物，廢氣中SO2排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，故A正確；B項(xiàng)，裝

置a中溶液的溶質(zhì)為NaHCCh，溶液顯堿性，說明HCCh-的水解程度大于電離程度，故B正確；C項(xiàng)，裝置

a中NaHCCh溶液的作用是吸收SO2氣體，CCh與NaHCCh溶液不反應(yīng)，不能吸收CCh,故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，

由解

由電解池陰極和陽極反應(yīng)式可知，裝置b中總反應(yīng)為SO32-+CO2+H2O&暨HCOOH+SO4”，故D正確；故選

C=

6.（2023?全國甲卷，12）用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)

來提高多碳產(chǎn)物（乙烯、乙醇等）的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是（）

A.析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx-Ti電極上

B.C1-從Cu電極遷移到IrOx-Ti電極

+

C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2+12H+12e=C2H4+4H2O

D.每轉(zhuǎn)移Imol電子，陽極生成1L2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

【答案】C

【解析】由圖可知，該裝置為電解池，與直流電源正極相連的IrOx-Ti電極為電解池的陽極，水在陽極

失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2f+4H+,銅電極為陰極，酸性條件下

二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式為2co2+12H++12e=C2H4+4壓0、

2co2+12H++12e-=C2H5OH+3H20,電解池工作時(shí)，氫離子通過質(zhì)子交換膜由陽極室進(jìn)入陰極室。A項(xiàng)，析

氫反應(yīng)為還原反應(yīng)，應(yīng)在陰極發(fā)生，即在銅電極上發(fā)生，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，離子交換膜為質(zhì)子交換膜，只

允許氫離子通過，Cl不能通過，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，銅電極為陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)

生還原反應(yīng)生成乙烯、乙醇等，電極反應(yīng)式有2co2+12H++12e=C2H4+4山0,故C正確；D項(xiàng)，水在陽極

失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=02廿4H+,每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成

0.25molO2,在標(biāo)況下體積為5.6L,故D錯(cuò)誤；故選C。

7.（2023?廣東卷，16）用一種具有“卯樺”結(jié)構(gòu)的雙極膜組裝電解池（下圖），可實(shí)現(xiàn)大電流催化電解KNCh

溶液制氨。工作時(shí)，壓0在雙極膜界面處被催化解離成H+和0H1有利于電解反應(yīng)順利進(jìn)行。下列說法不

正確的是（）

A.電解總反應(yīng)：KNO3+3H2O=NH3-H2O+2O2t+KOH

B.每生成lmolNH3H2O,雙極膜處有9mol的H20解離

C.電解過程中，陽極室中KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變

D.相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯樺”結(jié)構(gòu)可提高氨生成速率

【答案】B

【解析】由信息大電流催化電解KNCh溶液制氨可知，在電極a處KNCh放電生成NIL,發(fā)生還原反應(yīng),

故電極a為陰極，電極方程式為NOy+8b+7H2。=NH3-H2O+9OH-,電極b為陽極，電極方程式為40HMe

=O2T+2H2O,“卯樺”結(jié)構(gòu)的雙極膜中的H+移向電極a,OJT移向電極b。A項(xiàng)，由分析中陰陽極電極方

程式可知，電解總反應(yīng)為KNO3+3H2O=NH3-H2O+2O2T+KOH,故A正確；B項(xiàng)，每生成陰

極得8moie,同時(shí)雙極膜處有8moiH+進(jìn)入陰極室，即有8moi的H2O解離，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解過程

中，陽極室每消耗4moiOH:同時(shí)有4moiOH-通過雙極膜進(jìn)入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，

故C正確；D項(xiàng)，相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯樺”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H+

和OH,可提高氨生成速率，故D正確；故選B。

8.（2。22?湖南選擇性考試，8）海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。

下列說法錯(cuò)誤的是（）

隔膜玻璃陶瓷

A.海水起電解質(zhì)溶液作用

B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O+2e=2OH-+H2T

C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能

D.該鋰-海水電池屬于一次電池

【答案】C

【解析】鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li+2H2O=2LiOH+H2t，M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電

極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Li-e=Li+,N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O+2e=2OH-+H2bA項(xiàng)，海水中含有豐富

的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，故A正確；B項(xiàng)，N為正極，電極反應(yīng)為

2H2O+2e-=2OH-+H2t）故B正確：C項(xiàng)，Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng),

但不能傳導(dǎo)離子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，該電池不可充電，屬于一次電池，故D正確；故選C。

9.（2022?浙江省1月選考，21）pH計(jì)是一種采用原電池原理測量溶液pH的儀器。如圖所示，以玻璃電

極（在特制玻璃薄膜球內(nèi)放置已知濃度的HC1溶液，并插入Ag—AgCl電極）和另一Ag—AgCl電極插入待測

溶液中組成電池，pH與電池的電動勢E存在關(guān)系：pH=（E-常數(shù)）/0059。下列說法正確的是（）

A.如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢低，則該電極反應(yīng)式為：AgCl（s）+e=Ag⑸+Cl（0.1mol-L-i）

B.玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度的差異不會引起電動勢的變化

C.分別測定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH

D.pH計(jì)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，如果玻璃薄膜球內(nèi)電極的電勢低，則該電極為負(fù)極、負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而不是還原反

應(yīng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，己知：pH與電池的電動勢E存在關(guān)系：pH=（E-常數(shù)）/0.059,則玻璃膜內(nèi)外氫離子濃度

的差異會引起電動勢的變化，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，pH與電池的電動勢E存在關(guān)系：pH=（E-常數(shù)）/0.059,則分別

測定含已知pH的標(biāo)準(zhǔn)溶液和未知溶液的電池的電動勢，可得出未知溶液的pH,C正確；D項(xiàng)，pH計(jì)工作

時(shí)，利用原電池原理，則化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤；故選C。

10.（2022?浙江省6月選考，21）通過電解廢舊鋰電池中的LiMmO4可獲得難溶性的Li2c。3和MnO2,

電解示意圖如下（其中濾布的作用是阻擋固體顆粒，但離子可自由通過。電解過程中溶液的體積變化忽略不

計(jì)）。下列說法不正確的是（

濾布

A.電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.電極B的電極發(fā)應(yīng)：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+

C.電解一段時(shí)間后溶液中MM+濃度保持不變

D.電解結(jié)束，可通過調(diào)節(jié)pH除去Mn2+,再加入Na2cCh溶液以獲得Li2cO3

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，由電解示意圖可知，電極B上Md+轉(zhuǎn)化為了MnCh,錦元素化合價(jià)升高，失電子，則

電極B為陽極，電極A為陰極，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，A正確；B項(xiàng)，由電解示意圖可知，電極B上

Md+失電子轉(zhuǎn)化為了MnCh，電極反應(yīng)式為：2H2O+Mn2+-2e=MnO2+4H+,B正確；C項(xiàng)，電極A為陰極，

LiMmCM得電子，電極反應(yīng)式為：2LiMn2O4+6e-+l6H+=2Li++4Mn2++8H2O,依據(jù)得失電子守恒，電解池總反

應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反應(yīng)生成了Mn2+,M/+濃度增大，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電解池

總反應(yīng)為：2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2。，電解結(jié)束后，可通過調(diào)節(jié)溶液pH將銃離子轉(zhuǎn)化為沉

淀除去，然后再加入碳酸鈉溶液，從而獲得碳酸鋰，D正確；故選C。

11.（2021?全國甲卷，13）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖

中的雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH、并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是（）

電源

石

于

鉛

睪

電0

1電

極

極

工

+

0

工

（乙二酸）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr溶液

A.KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用

oooo

B.陽極上的反應(yīng)式為：HCU/c口+2H++2e-=ucJIIJH2O

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場作用下向鉛電極方向遷移

【答案】D

【解析】該裝置通電時(shí)，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽極,

陽極上Br被氧化為Br2,Bn將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極，0日

移向陽極。A項(xiàng)，KBr在上述電化學(xué)合成過程中除作電解質(zhì)外，同時(shí)還是電解過程中陽極的反應(yīng)物，生成

的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產(chǎn)物，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，陽極上為Br失去電子生成Br2,Br2將乙二醛氧

化為乙醛酸，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電解過程中陰陽極均生成乙醛酸，Imol乙二酸生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子

為2mol,Imol乙二醛生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移電子為2mol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒可知每生成Imol乙醛酸轉(zhuǎn)移

電子為Imol,因此制得2moi乙醛酸時(shí)，理論上外電路中遷移了2moi電子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由上述分析

可知，雙極膜中間層的H+在外電場作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；故選D。

12.（2021?湖北選擇性考試，15）Na2Cr2O7的酸性水溶液隨著H+濃度的增大會轉(zhuǎn)化為CrCh。電解法制

備CrO3的原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（）

o2H2

川I——I——整I——t

酸性Nnn

Na2Crz°711U11NaOH

水溶液M1■水溶液

離子交換膜

A.電解時(shí)只允許H+通過離子交換膜

B.生成02和H2的質(zhì)量比為8:1

C.電解一段時(shí)間后陰極區(qū)溶液0H-的濃度增大

+

D.CrCh的生成反應(yīng)為：Cr2O？-+2H=2CrO3+H2O

【答案】A

【解析】左側(cè)電極上產(chǎn)生O2,右側(cè)電極上產(chǎn)生H2,說明左極為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H++

+

O2T，左側(cè)制備三氧化銘：Cr2O?-+2H=2CrO3+H2O；右極為陰極，電極反應(yīng)式為4H2O+4e-=4OH-+2H2?。

在陽極區(qū)參與反應(yīng)制備三氧化銘，故不通過離子交換膜，通過交換膜向陰極區(qū)遷移，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電子

守恒，產(chǎn)生02、%的質(zhì)量之比為32:4=8:1,B項(xiàng)正確；由陰極反應(yīng)式知，陰極產(chǎn)生OH-；如果陰極通過交

換膜向左側(cè)遷移，0H-必然會中和H+,與題意相矛盾，所以，鈉離子由左側(cè)向右側(cè)遷移，陰極區(qū)氫氧化鈉

+

溶液濃度增大，C項(xiàng)正確；根據(jù)原料和產(chǎn)物組成知，Cr2O?-+2H=2CrO3+H2O;D項(xiàng)正確。

考點(diǎn)二“雙膜”池

1.（2021?遼寧選擇性考試，13）利用（QHl）電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離CO?

的原理如圖。已知?dú)怏w可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯(cuò)誤的是（

電源

煙氣

（含co?

膜

電

極

M極N極

A.a為電源負(fù)極B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變

C.CC>2在M極被還原D.分離出的CO?從出口2排出

【答案】C

【解析】由題干信息可知，M極發(fā)生的是由QoOH（QFh）的過程，該過程

是一個(gè)還原反應(yīng)，故M極為陰極，電極反應(yīng)為：0o+2H2(J+2e-=(QH2)+2OH,故與

M極相連的a電極為負(fù)極，N極為陽極，電極反應(yīng)為：（QHj）-2e=OO+2H+,b極為電

源正極。A項(xiàng)，由分析可知，a為電源負(fù)極，A正確；B項(xiàng)，由分析可知，根據(jù)電子守恒可知，溶液中Q的

物質(zhì)的量保持不變，B正確；C項(xiàng)，由分析可知，整個(gè)過程CO2未被還原，CO2在M極發(fā)生反應(yīng)為

CO2+OH-=HCO3-,C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由題干信息可知，M極上CO2發(fā)生反應(yīng)為：CCh+OH-HCCh-被吸收，HCO3'

+

向陽極移動，N極上發(fā)生的反應(yīng)為：HCO3-+H=H2O+CO2T，故分離出的CO2從出口2排出，D正確；故選

Co

2.（2021?天津卷，11）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極n上有02生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判

斷錯(cuò)誤的是（）

陰離子交換膜質(zhì)子交換膜

A.a是電源的負(fù)極

B.通電一段時(shí)間后，向石墨電極II附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色

C.隨著電解的進(jìn)行，CuCL溶液濃度變大

D.當(dāng)O.OlmolFe2O3完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

【答案】C

【解析】通電后石墨電極n上有02生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，說明石墨電極n為陽極，則電源b為正極，a

為負(fù)極，石墨電極I為陰極。A項(xiàng)，a是電源的負(fù)極，故A正確；B項(xiàng)，石墨電極n為陽極，通電一段時(shí)間

后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨電極n附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；c項(xiàng)，隨著電解的進(jìn)

行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，所以CuC12溶液濃度變小，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，當(dāng)O.OlmolFe2O3完全

溶解時(shí),消耗氫離子為0.06moL根據(jù)陽極電極反應(yīng)式2H2O-4e=4H++C）2,產(chǎn)生氧氣為0.015mol,體積為336mL

（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），故D正確：故選C。

3.（2021?廣東選擇性考試，16）鉆（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶

液中電解制備金屬鉆的裝置示意圖。下列說法正確的是（）

A.工作時(shí)，I室和n室溶液的pH均增大

B.生成ImolCo,I室溶液質(zhì)量理論上減少16g

C.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變

D.電解總反應(yīng)：為2co2++2比0理里2Co+O2T+4H+

【答案】D

【解析】由圖可知，該裝置為電解池，石墨電極為陽極，水在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氧氣和

氫離子，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2f+4H+,I室中陽離子電荷數(shù)大于陰離子電荷數(shù)，放電生成的氫離子通過

陽離子交換膜由I室向II室移動，鉆電極為陰極，鉆離子在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成鉆，電極反應(yīng)式

為C02++2e=Co,III室中陰離子電荷數(shù)大于陽離子電荷數(shù)，氯離子過陰離子交換膜由HI室向II室移動，電解

的總反應(yīng)的離子方程式為2co2++2H2O型12co+O2T+4H+。A項(xiàng)，放電生成的氫離子通過陽離子交換膜由I

室向n室移動，使n室中氫離子濃度增大，溶液pH減小，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由分析可知，陰極生成Imol

鉆，陽極有Imol水放電，貝打室溶液質(zhì)量減少18g,故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若移除離子交換膜，氯離子的放電能

力強(qiáng)于水，氯離子會在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，則移除離子交換膜，石墨電極的電極反應(yīng)會

發(fā)生變化，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由分析可知，電解的總反應(yīng)的離子方程式為2co2++2壓0鯉2Co+O2T+4H+,

故D正確；故選D。

考點(diǎn)三“多膜”池

1.[2014?全國卷I,27(4)]H3P。2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分

別只允許陽離子、陰離子通過)：

①寫出陽極的電極反應(yīng)式：。

②分析產(chǎn)品室可得到H3P。2的原因：o

③早期采用“三室電滲析法”制備H3P02：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3P02稀溶液代替，并

撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有雜質(zhì)。

該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是。

【答案】①2H2O-4e-=O2T+4H+

②陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，原料室的H2P05穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)生成H3P02

③PO〕H2Po7或H3P02被氧化

【解析】①陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，水中的01T失去電子，電極反應(yīng)式為2H20-41=。2任411+。②H2O放

+

電產(chǎn)生H+,H+進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室的H2P05穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室，二者發(fā)生反應(yīng)：H+H2PO2=H3PO2O

③如果撤去陽膜，H2P02或H3P。2可能會被氧化。

國E周巧

第一步：分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。

第二步：寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方

向。

第三步：分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或

避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。

核心提煉?考向探究

1.隔膜的作用

交換膜隔離兩種電解質(zhì)溶液，避免負(fù)極材料與能發(fā)生反應(yīng)的電解質(zhì)溶液直接接觸，能提高電流效率。

在這種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋（鹽橋需要定時(shí)替換或再生）。通過限制離子遷移，使指定

離子在溶液中定向移動形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

實(shí)質(zhì)I—

—＞雙液

r陽圉子交換股：股有微孔,孔道行許多負(fù)電荷基團(tuán).陽離子自由通過,陰離子受阻.

分類質(zhì)子交換膜：陽離子交換腴特例.僅允許『通過.

I—陰離子交換膜：膜仃微孔，孔道有許多正電荷基團(tuán).陰離子自山通過，陽離子受阻

隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)

用于物質(zhì)的制備

用于物質(zhì)分離、提純

2.離子交換膜的類型

（1）陽離子交換膜（只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過）

以鋅銅原電池為例，中間用陽離子交換膜隔開

鋅銅原電池

①負(fù)極反應(yīng)式：Zn-2e-=Zn2+

Zn.2+

—L②正極反應(yīng)式：Cu+2e=Cu

甲

乙③Zn2+通過陽離子交換膜進(jìn)入正極區(qū)

-X

,/,陽離子ImolL

1mol-L交破雇CuSO4(aq)④陽離子一透過陽離子交換膜-原電池正極（或電解池的陰極）

ZnSO4(aq)

（2）陰離子交換膜（只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過）

以Pt為電極電解淀粉-KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開

①陰極反應(yīng)式：2H2O+2e=H2T+2OH

4②陽極反應(yīng)式：21-2e-=l2

Pt\____i______/Pt

③陰極產(chǎn)生的OH-移向陽極與陽極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2+6OH-=IO3+5I-

手:-三行陰離子

二生二二交換膜

+3H2O

④陰離子一透過陰離子交換膜-電解池陽極(或原電池的負(fù)極)

(3)質(zhì)子交換膜(只允許H+和水分子通過)

AB

在微生物作用下電解有機(jī)廢水(含CH3coOH),可獲得清潔能源H2

—1。電源,

七①陰極反應(yīng)式：2H++2e=H2T

惰②陽極反應(yīng)式：+

性CH3co0H-8e-+2H2O=2CO2T+8H

電

If板1③陽極產(chǎn)生的H+通過質(zhì)子交換膜移向陰極

有機(jī)廢水薊2

/

質(zhì)子交換膜

④H十一透過質(zhì)子交換膜—原電池正極(或電解池的陰極)

(4)電滲析法

3.離子交換膜類型的判斷

(1)看清圖示，是否在交換膜上標(biāo)注了陰、陽離子，是否標(biāo)注了電源的正、負(fù)極。是否標(biāo)注了電子流向、

電荷流向等，明確陰、陽離子的移動方向。

(2)根據(jù)電解池中陰、陽離子的移動方向，結(jié)合題中給出的已知信息，找出物質(zhì)生成或消耗的電極區(qū)域,

確定移動的陰、陽離子，從而推知離子交換膜的種類。

4.電解池中某極區(qū)溶液質(zhì)量變化與pH分析。

在含有離子交換膜的電解池中，要判斷一個(gè)極區(qū)溶液質(zhì)量或溶液pH的變化，應(yīng)綜合考慮電極反應(yīng)引起

的溶液質(zhì)量變化和通過離子交換膜、離子的遷移引起的質(zhì)量變化。如：下列裝置中每通過1mol電子，稀硫

酸的變化：

NaOHNaB(OH)4HjRO3稀硫酸

稀溶液濃溶液稀溶液

(l)b極的電極反應(yīng)為2H2O-4e-=O2f+4H+,通過1mol電子時(shí)，有0.5mol七0放電，產(chǎn)生lmolH+。

(2)通過1mol電子時(shí)，有1molH+從稀硫酸中通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室。因此通過1mol電子時(shí)，稀硫酸中

反應(yīng)消耗0.5molH2O,生成的O2逸出，生成的H+遷移至產(chǎn)品室，則質(zhì)量減少9g。稀硫酸中H+的物質(zhì)的

量不變，若不考慮溶液體積變化，則溶液pH不變。

題型特訓(xùn)?命題預(yù)測

題型一“單膜”池

1.(2024?云南省部分名校高三理科綜合能力測試)銀氫電池的工作原理如圖所示，放電時(shí)，電流由a極

經(jīng)外電路流向b極。下列敘述正確的是()

B.充電時(shí)，a極與電流負(fù)極連接

C.放電時(shí)，a極的電極反應(yīng)式為NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-

D.充電時(shí)，b極的電極反應(yīng)式為MHx+OH--e-=MHx-i+H2O

【答案】C

【解析】A項(xiàng)，放電時(shí)，電流由a極向b極，說明a極為正極，b極為負(fù)極，b極發(fā)生氧化反應(yīng)，故A

錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，a為陽極，與電源正極連接，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，放電時(shí)，a極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，

電極反應(yīng)式為NiO(OH)+e-+H2O=Ni(OH)2+OH,故C正確；D項(xiàng)，充電時(shí)，b極為陰極，電極反應(yīng)式為MHx

-i+H2O+e-=MHx+OH",故D錯(cuò)誤；故選C。

2.(2024?河南?高三湘豫名校聯(lián)考聯(lián)盟高三聯(lián)考)KMnCU是一種重要的化學(xué)試劑，電解KzMnCM及某種

稀堿性溶液可得到KMnC>4、KOH,其工作原理如圖所示(電極材料是鐵與鉗)，電解中M電極周圍溶液逐漸

變成紫紅色，下列說法錯(cuò)誤的是()

產(chǎn)品2

投料2

A.電極電勢：a>b

B.N電極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2T

C.當(dāng)電路中有2moi電子轉(zhuǎn)移時(shí)，會有78g離子通過X膜

D.M電極是鐵、N電極是伯

【答案】D

【解析】由M電極周圍溶液顏色的變化可確定有MnCU-生成，過程中鎰元素價(jià)態(tài)升高，由此知M是陽

極、N是陰極，a是正極、b是負(fù)極。A項(xiàng)，由M電極周圍溶液顏色的變化可確定有MnCU-生成，過程中鎰

元素價(jià)態(tài)升高，由此知M是陽極、N是陰極，a是正極、b是負(fù)極。正極的電極電勢高于負(fù)極，A項(xiàng)正確；

B項(xiàng)，陰極上水中+1價(jià)氫得到電子轉(zhuǎn)化為H2,B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，電路中通過的電子所帶電量與通過X膜的

離子所帶電量相同，故有2moiK+通過X膜，其質(zhì)量為78g,C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，若鐵作陽極，則MnC^-無法

放電轉(zhuǎn)化為MnOi,D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選D。

3.（2024?湖北省名校聯(lián)考高三期中）傳統(tǒng)合成氨采用氫氣作為氫源，能耗高，我國科研機(jī)構(gòu)采用水作為

氫源，通過如圖電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)了常溫下氨的合成。下列說法正確的是（）

A.在陽極池中加入鹽酸不影響氣體產(chǎn)物的成分

B.隔膜為陽離子交換膜，H+通過該隔膜向左池移動

C.不考慮損耗，理論上氨氣和氧氣的產(chǎn)出比［為:

n（O2）4

D.合成氨過程中，電子通過石墨電極流入電源的負(fù)極

【答案】B

【解析】結(jié)合題意和圖可知，左池為電解池的陰極，發(fā)生氮?dú)獾秒娮赢a(chǎn)生氨氣的還原反應(yīng)，因此左池

應(yīng)該與電源負(fù)極相連；而右池則發(fā)生水的放電反應(yīng)，水失去電子生成氧氣與氫離子，為陽極，與電源正極

相連。A項(xiàng)，陽極池加入鹽酸后，C1-優(yōu)先失電子生成CbA項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，電解過程中陽離子向陰極移動,

B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，根據(jù)得失電子守恒可知，理論上氨氣和氧氣的產(chǎn)出比為4：3,C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，石墨電

極為陽極，陽極上面的電子流入電源的正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選B。

4.（2023?廣東省佛山市二模）過硫酸錠［（NH4）2S2CM可用作氧化劑、漂白劑。利用電解法在兩極分別生產(chǎn)

過硫酸鏤和過氧化氫的