電化學離子交換膜的分析與應用

【研析真題?明方向】

1.（2021?全國甲卷）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裝置合成。圖中的雙極膜中間

層中的HzO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（）

土電源卜

-

0000

IlnIIII

鉛HO—C—C—HH—C—€—HR

電/（乙醛酸）!

極（

00H

\IIII+IlII

HO—C—C—OHOHO—C—C—H2Br-

（乙二酸）（乙醛酸）

)—1_______1__________

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr溶液

A.KBr在上述電化學合成過程中只起電解質的作用

+

B.陽極上的反應式為：HOOCCOOH+2H+2e-=HOOCCHO+H2O

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol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

2.（2021?湖南卷）鋅/澳液流電池是一種先進的水溶液電解質電池，廣泛應用于再生能源儲能和智能電網(wǎng)的備用電

源等。三單體串聯(lián)鋅/濱液流電池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是（）

循環(huán)回路

A.放電時，N極為正極B.放電時，左側貯液器中ZnBr?的濃度不斷減小

C.充電時，M極的電極反應式為Zn2++2e-==ZnD.隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過

3.（2021?天津卷）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極H上有02生亦FezCh逐漸溶解，下列判斷錯誤的是（）

石墨石墨

電極[[［電極

直流電源n

1J

L-is

溶液裳擎inofFe^Oj

CuCL:司-Na2so，溶液

陰離子交換膜質子交換膜

A.a是電源的負極

B.通電一段時間后，向石墨電極II附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色

C.隨著電解的進行，CuCL溶液濃度變大

D.當0.01molFeoOs完全溶解時，至少產(chǎn)生氣體336mL（折合成標準狀況下）

4.（202L廣東卷）鉆（Co）的合金材料廣泛應用于航空航天、機械制造等領域。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,I室溶液質量理論上減少16g

+

C.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應不變D.電解總反應：2co2++2H2O望區(qū)2CO+O2T+4H

【重溫知識?固基礎】

1.常見的離子交換膜

種類允許通過的離子及移動方向說明

陽離子交換膜陽離子一移向電解池的陰極或原電池的正極陰離子和氣體不能通過

陰離子交換膜陰離子一移向電解池的陽極或原電池的負極陽離子和氣體不能通過

質子交換膜質子一移向電解池的陰極或原電池的正極只允許H+通過

雙極膜膜內水電離出H+和OFTH+移向陰極，OH一移向陽極

2.離子交換膜的作用

⑴平衡左、右兩側電荷，得到穩(wěn)定電流

鋅銅原電池

1mol-L1

ZnSO4(aq)

甲池中發(fā)生反應Zn—2e-=Zn2+,導致c(Zn2+)增大，乙池中發(fā)生反應：Cu2++2e=Cu,導致c(Cu2+)

減小，而陽離子交換膜只允許陽離子和分子通過，故要得到穩(wěn)定的電流，甲池中的Zd+通過離子交換

膜進入乙池，保持溶液中的電荷平衡，而陰離子并不通過交換膜，所以c(SOF)保持不變

(2)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質接觸，防止發(fā)生化學反應

Cl2|4H2

甲小________HI9

淡鹽水二-七--三二二-一二二戶3=^*NaOH溶液

電解飽和食:______--Na-

鹽水:二二二二二二￥二二二二二二,-j

nT陽離子1高)(含少量NaOH)

精制飽而

夜交換膜

NaCl溶，

陽極室中電極反應：2c「一2e-=CbT，陰極室中的電極反應：2H2O+2e-=H2T+2OH，

過程陰極區(qū)H+放電，破壞了水的電離平衡，使OIF濃度增大，陽極區(qū)C廠放電，使溶液中的

分析c(CT)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的Na+通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH

一結合，得到濃的NaOH溶液。利用這種方法制備物質，純度較高，基本沒有雜質

陽離子交換只允許Na+通過，而阻止陰離子(C廠)和氣體(CL)通過。這樣既防止了兩極產(chǎn)生的H2和

膜的作用CL混合爆炸，又避免了Cb和陰極產(chǎn)生的NaOH反應生成NaClO而影響燒堿的質量

(3)制備某些特定產(chǎn)品

用NaOH溶液吸收煙氣中的SO2,將所得的Na2s。3溶

液進行電解，可循環(huán)再生NaOH,同時得到H2s。4,其

原理如圖所示

圖中離子移動的方向是Na+(陽離子)穿過陽離子交換膜向左池移動，左池為陰極室，a為陰極；SO「(陰

離子)穿過陰離子交換膜向右池移動，右池為陽極室，b為陽極，左池中陰極電極反應式：2H2。+2人

=H2T+2OH,導致陰極區(qū)域c(OJT)增大，放置陽離子交換膜可讓Na+向陰極定向移動，從而產(chǎn)生高濃

+

度的NaOH溶液。右池中陽極電極反應式：SOF-2e+H2O=SOF+2H,陽極室中陰離子交換膜可

使SCT移向陽極，而發(fā)生上述反應，故在陽極區(qū)產(chǎn)生高濃度的硫酸

3.離子交換膜類型的判斷

首先判斷隔膜的用途是制取物質還是避免電極產(chǎn)物之間發(fā)生反應，然后根據(jù)電解質溶液呈電中性的原則，判斷

膜的類型。方法如下：先明確電極產(chǎn)物，寫出陰、陽兩極上的電極反應；再依據(jù)電極反應式判斷該電極附近哪

種離子有剩余，結合溶液呈電中性的原則，判斷離子移動的方向，確定離子交換膜的類型

4.多膜電解池方程式書寫及分析

⑴雙膜三室處理吸收液11（吸收了煙氣中的SO2）（或污水）

HSOl-2e-+HO=SOF+3H+

陽極室2

--陽-離子-陰離-子-+

或SOF-2e-+HO=SOF+2H

交換膜交換膜2

f/Vf吸收液Na+穿過陽膜進入陰極室（左室）；HSO9和SOK穿過陰

電極a電極b

so久（或污水）膜進入陰極室（右室）

HSO；2H2。+4e-=2OH一+H2T、HSOF+OH-=SOF+

1[SO；-1陰極室

H2O

1稀H2sol

pH約為6的吸收液產(chǎn)品陽極室：較濃的硫酸；陰極室：左室亞硫酸鈉

⑵三膜四室制備硼酸［H3BO3（一元弱酸）］

1

11-+

anb陽極室2H2O-4e=O2t+4H

石墨|IPE膜陰膜陽膜||石墨

陰極室4H20+41=2H2T+401T

原料室B（0H）7穿過陰膜進入產(chǎn)品室，Na+穿過陽膜進入陰極室

NaB(OH)

H3BO3t

稀溶凝濃溶液NaOH

稀硫酸稀溶液

產(chǎn)品室H++B(OH)I=H3BO3+HO

陽極室產(chǎn)品室原料室陰極室2

5.解答含膜電池題的思維模板

（1）第一步：判斷裝置類型。根據(jù)有無外加電源，判斷是電解池還是原電池

（2）第二步：分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質子膜中的哪一種，判斷隔膜允許哪種離子通過

⑶第三步：分析隔膜作用。根據(jù)題給信息分析隔膜的作用是平衡電荷，還是讓離子選擇性通過避免副反應，或

為了生成特定物質

⑷第四步：寫出電極反應。根據(jù)電極類型，交換膜兩側離子變化，電荷變化或離子遷移方向等綜合信息書寫電

極反應式，最后做出綜合推斷或計算

【題型突破?查漏缺】

1.焦亞硫酸鈉（Na2s2O5河用作食品加工的防腐劑，制備示意圖如圖。已知：2NaHSC）3=Na2s2O5+H2O。下列

說法不正確的是（）

稀H2sO4NaHSC)3+Na2s。3溶液

A.采用的是陽離子交換膜

B.陽極的電極反應式為2H2。-4屋=4H++02T

C.當陰極生成0.2g氣體時，a室溶液質量減少1.6g

D.電解后將b室溶液進行結晶、脫水，可得到Na2s2O5

2.科學家發(fā)明了一種新型Zn—MnCh水介質二次電池，原理如圖所示。下列敘述錯誤的是（）

MnSO/aqjK2SO,（aq）KOH（aq）-

H2SO4

A.放電時，正極反應為MnC）2+2e—+4H+=Mn2++2H2。

B.X膜和Y膜分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜，放電時中間室c（K2so4）減小

C.充電后溶液pH由小到大的順序：正極室〈中間室〈負極室

D.充電時，電池總反應為Zn（OH）?+Mn2+=Zn+MnO2+2H2。

3.我國科學家發(fā)明了一種兩電極體系高選擇性合成甲酸鹽和辛晴［CH3（CH2）6CN］的方法，裝置如圖所示。下列說

法正確的是（）

a.hb0

-------------0電源----

CO2

陰離子交換膜

-

A.b是電源負極B.左半池的電極反應為：CO2-2e+H2O=HCOO'+OH'

-

C.隨著反應的進行，右半池的pH升高D.每生成1molCH3（CH2）6CN電路中轉移4mole

4.科學家設計利用電化學原理回收CCh達到節(jié)能減排的目的，實驗裝置如圖所示。已知在堿性條件下，鹵素單

質可以將乙醇氧化為乙醛，一段時間后測得a電極有HCOCT生成，下列說法不正確的是（）

直流電源

A.b為負極

B.當電路中轉移1mol-時，d電極產(chǎn)生1molCH3cHO

C.e為陽離子交換膜、f為陰離子交換膜

D.a電極的電極反應式為CO2+2e-+H2O=HCOCr+OH

HOOCCH—CHOOH

5.酒石酸（RH2）分子的結構簡式為:II0它可以通過電滲析法制備?！叭译娢觥惫ぷ髟?/p>

OHOH

如圖（電極均為惰性電極）。下列說法錯誤的是（）

交換膜A交換膜B

/

O十

NaOHRNa,RH,

稀溶液濃溶液稀溶液

原料室

A.交換膜A為陽離子交換膜，B為陰離子交換膜

B.陰極反應式為2H2O+2e-=H2T+4OH-

C.通過該制備方法還可以獲得氫氧化鈉

D.若用氫氧燃料電池作電源，當生成ImolRH?時，電源的正極消耗標況下氣體22.4L

6.電解合成1,2-二氯乙烷的實驗裝置如圖所示。下列說法錯誤的是（）

r~1宜流電闌~~1

C1CH2CH2C1

fCuCbH2

?NaOH(aq)

|液相友應|

HO

CuCl(s)2

CZH4交換膜XNaCl（aq）交換膜丫

A.該裝置工作時，陰極的電極反應是2H2。+2廣=2OJT+H2T

B.液相反應為CH2=CH2+2CUC12—>C1CH2CH2C1+2CuCl(s)

C.Y、X分別為陽離子交換膜、陰離子交換膜

D.電路中每轉移1mole」，兩極共產(chǎn)生標準狀況下22.4L氣體

7.一種Zn-PbCh電池的示意圖如圖，a、b為離子交換膜，A、B、C三個區(qū)域的電解質溶液分別為KOH、K2SO4

和H2sO4溶液，該電池工作時B區(qū)電解質濃度增大。下列說法錯誤的是()

A.電池工作時，電子由Zn電極流向PbCh電極

B.a膜為陰離子交換膜

C.當電路中轉移2mol電子時理論上產(chǎn)生1molZn(OH)F

+

D.PbCh電極的電極反應式為：PbO2+2e-+SOF+4H=PbSO4+2H2O

8.我國科學家研發(fā)了一種水系可逆Zn-CCh電池，電池工作時，復合膜(由a、b膜復合而成)層間的H2O解離成

H+和OH,在外加電場中可透過相應的離子膜定向移動。當閉合Ki時，Zn-CCh電池工作原理如圖所示。下

列說法不正確的是()

b

膜

只

允

許

0H通

過

A.閉合Ki時，H+通過a膜向Pd電極方向移動

B.閉合Ki時，Zn表面的電極反應式為Zn+4OIT—2e-=Zn(OH)?

C.閉合K2時，Zn電極與直流電源正極相連

D.閉合K2時，在Pd電極上有CO?生成

9.雙極膜在電滲析中應用廣泛，它是由陽離子交換膜和陰離子交換膜復合而成。雙極膜內層為水層，工作時水

層中的H2O解離成H+和OH.，并分別通過離子交換膜向兩側發(fā)生遷移。下圖為NaBr溶液的電滲析裝置示意

圖。下列說法正確的是()

Na2so,溶液循環(huán)液NaBr溶液循環(huán)液Na2so,溶液

雙

極

膜

出口1出口2出口3出口4出口5

A.出口2的產(chǎn)物為HBr溶液B.出口5的產(chǎn)物為硫酸溶液

C.B「可從鹽室最終進入陽極液中D.陰極電極反應式為2H++21=H2T

-

10.硼酸(H3BO3)為一元弱酸，已知H3BO3與足量NaOH溶液反應的離子方程式為H3BO3+OH=[B(OH)4]

H3BO3可以通過電解的方法制備。電解Na[B(OH)4]溶液制備H3BO3的原理如圖所示，下列敘述正確的是(

M室產(chǎn)品室原料室N室

A.通電片刻后，從左至右，各室的pH依次增大、不變、不變、減小

B.a膜、c膜為陰離子交換膜，b膜為陽離子交換膜

C.產(chǎn)品室中發(fā)生的反應為［B（0H）4「+H+-H3BO3+H2O

D.理論上每生成1molH3BO3，兩極室共產(chǎn)生標準狀況下11.2L氣體

11.電滲析法淡化海水裝置示意圖如下，電解槽中陰離子交換膜和陽離子交換膜相間排列，將電解槽分隔成多個

獨立的間隔室，海水充滿在各個間隔室中。通電后，一個間隔室的海水被淡化，而其相鄰間隔室的海水被濃縮,

從而實現(xiàn)了淡水和濃縮海水分離。下列說法正確的是（）

A.離子交換膜b為陽離子交換膜

B.各間隔室的排出液中，①③⑤⑦為淡水

C.通電時，電極1附近溶液的pH比電極2附近溶液的pH變化明顯

D.淡化過程中，得到的濃縮海水沒有任何使用價值

12.一種廢水凈化及鹵水脫鹽裝置如圖所示，裝置工作時，下列說法錯誤的是（）

I1負載I1

淮則

li,/.

廢水＞微生/

ci-Na+

[Fe(CN)F

CH3COO-

Cl-朝

+

coNa

2ci-[Fe(CN)產(chǎn)

凈化水o

Ni/Cu鹵水Ni/Cu

A.Na卡向正極室遷移B.X膜為陰離子交換膜

C.微生物能加快電極上電子的轉移速率D.負極的電極反應式為CH3COCT+2H2。+8屋=2CO2T+7父

13.某鎮(zhèn)冶煉車間排放的漂洗廢水中含有一定濃度的Ni2+和cr,圖甲是雙膜三室電沉積法回收廢水中的Ni2+

的示意圖，圖乙描述的是實驗中陰極液pH與銀回收率之間的關系。下列說法不正確的是（）

I1

0.5mol?L】鹽酸

4

濃

縮

/室

交換膜a交換膜b

0.1mol*L10.1mol?L1廢水

H2s。4溶液鹽酸(含Ni2+、CT)

甲乙

A.交換膜a為陽離子交換膜

B.陽極反應式為2H20—41=ChT+4H+

C.陰極液pH=l時，保的回收率低主要是有較多的H2生成

D.濃縮室得到1L0.5mol-L1的鹽酸時，陰極回收得到11.8g保

14.連二亞硫酸鈉（Na2s2O4）俗稱保險粉，是一種強還原劑。工業(yè)常用惰性電極電解亞硫酸氫鈉的方法制備連二

亞硫酸鈉，原理及裝置如圖所示，下列說法正確的是（）

b

Na2s2O4v—壽濃H2sO4

NaHSO3_

溶液稀H2sO4+SO2

離子交換膜

A.b電極應該接電源的負極

B.a電極的電極反應式2HSO,+2H++2e-=S2。廣+2涇0

C.裝置中所用離子交換膜為陰離子交換膜

D.電路中每轉移1mol電子，消耗SO2的體積為1L2L

【題型特訓?練高分】

1.KIO3用作分析試劑、藥物、食品添加劑等，可電解制備，裝置如圖所示，a、b為惰性電極。下列說法正確的

是（）

A.電解時陽極的電極反應式：I2-10e+8OH=2IOF+4H2O

B.使用陰離子交換膜可使陽極室溶液pH保持不變

C.當電路通過0.5mol電子時，陰極生成氣體的體積為5.6L

D.陽極室可能有02產(chǎn)生

2.NazCnCh的酸性水溶液隨著H+濃度的增大會轉化為CrCh。電解法制備CrCh的原理如圖所示。下列說法錯誤

的是（）

A.電解時只允許H+通過離子交換膜B.生成02和H2的質量比為8:1

C.電解一段時間后陰極區(qū)溶液OH一的濃度增大D.CrO3的生成反應為CnO廠+2H+=2CrO3+H2。

3.用電解法可提純含有某種鉀的含氧酸鹽雜質（如硫酸鉀、碳酸鉀等）的粗KOH溶液，其工作原理如圖所示。下

列說法正確的是（）

A.電極N為陽極，電極M上H+發(fā)生還原反應

B.電極M的電極反應式為4OH-4e=2H2O+O2?

C.c處流進純KOH溶液，f處流出粗KOH溶液

D.b處每產(chǎn)生11.2L氣體，必有1molK+穿過陽離子交換膜

4.氫碘酸（HI）可用“四室電滲析法”制備，其工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）。下

列敘述錯誤的是（）

石空陽，膜陰，期陽膜石墨

I

IIII

______~____-J______

爭豳送量毒

二一二千=4?二二一尸二二一

陽極室產(chǎn)品室原料室陰極室

A.通電后，陰極室溶液的pH增大B.陽極電極反應式是2H2。一4e--4H++O2T

C.得到Imol產(chǎn)品HI,陽極室溶液質量減少8gD.通電過程中，Nai的濃度逐漸減小

5.如圖所示陰陽膜組合電解裝置用于循環(huán)脫硫，用NaOH溶液在反應池中吸收尾氣中的二氧化硫，將得到的

Na2s。3溶液進行電解又制得NaOH。其中a、b離子交換膜將電解槽分為三個區(qū)域，電極材料為石墨，產(chǎn)品C

為H2s04溶液。下列說法正確的是（）

NaOH溶液

b

A.b為只允許陽離子通過的離子交換膜

B.陰極區(qū)中最初充入B為稀NaOH溶液，產(chǎn)品E為氧氣

C.反應池采用氣、液逆流方式，目的是使反應更充分

+

D.陽極的電極反應式為sor+2e-+H2O=2H+SOF

6.隔膜電解法處理酸性的硝基苯廢水，采用惰性電極，裝置示意圖如下，下列說法正確的是（）

NO,NHNH

+22

A.陰極反應為：0+6H+6e-=X+2H2OB.生成,與。2的物質的量之比為1：1

C.隔膜應為陰離子交換膜D.電解工作一段時間后，需補加Na2SO4

7.一種流體電解海水提鋰的工作原理如圖所示，中間室輔助電極材料具有選擇性電化學吸附/脫出鋰離子功能（吸

附Li+轉化為LiMmCU,脫出Li*轉化為LiirMwO。。工作過程可分為兩步，第一步為選擇性吸附鋰，第二步

為釋放鋰，通過以上兩步連續(xù)的電解過程，鋰離子最終以LiOH的形式被濃縮到陰極室。下列說法中錯誤的是

A.吸附與釋放鋰的過程中Mn的化合價發(fā)生變化，第一步選擇性吸附鋰的過程中中間室材料作陰極

+-

B.釋放鋰過程中中間室材料上發(fā)生的電極反應式為Lii-,xMn2O4+xLi+xe=LiMn2O4

C.陰極室一側離子交換膜選用陽離子交換膜，陰極室中陽離子向N極遷移

D.第二步選擇性釋放鋰的過程中，陰極電極反應式為。2+4廣+2H2O=4OIT

8.鐵基液流電池有顯著的成本優(yōu)勢和資源優(yōu)勢。當前正研究的某種堿性鐵基半液流電池的放電工作原理如圖所

示。下列說法錯誤的是（）

A.放電時，b極為正極；充電時，該電極連接電源正極

B.充電時，a極電極反應式為Fe3（D4+8e-+4H2O=3Fe+8OH一

C.石墨烯的作用是提高電極中Fe3CU/Fe的反應活性，防止電極鈍化

D.放電時，負極失去1mol電子時，一定有1mol的陽離子通過交換膜

9.我國科學家研發(fā)了一種水系可逆Zn—CO2電池，將兩組陰離子、陽離子復合膜反向放置分隔兩室電解液，充

電、放電時，復合膜層間的H2。解離成H+和OH,工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）

a膜b膜

復合膜

A.a膜是陽離子膜，b膜是陰離子膜

B.放電時負極的電極反應式為Zn+4OH--2e-=Zn（OH）F

C.充電時CO2在多孔Pd納米片表面轉化為甲酸

D.外電路中每通過1mol電子，復合膜層間有1molH2O解離

10.工業(yè)上常采用吸收一電解聯(lián)合法除去天然氣中的H2s氣體，并轉化為可回收利用的單質硫，其裝置如下圖

所示。通電前，先通入一段時間含H2s的甲烷氣，使部分NaOH吸收H2s轉化為Na?S,再接通電源，繼續(xù)通

入含雜質的甲烷氣，并控制好通氣速率即可保證裝置中反應的連續(xù)性。下列說法正確的是（）

碳—產(chǎn)由源R——^碳

棒高除雜后的

乙產(chǎn)A烷氣

氣體A.jf,X11/

JU

NaOH

NaOH-e溶液

溶液E二一含硫化氫

iTTlii的甲烷氣

陰離子交換膜

A.與電源a端相連的碳棒為陽極，氣體A為02

B.與電源b端相連的碳棒上電極反應為2H2O+2e-=2OFT+H2t

C.通電過程中，右池溶液中的OH」通過陰離子膜進入左池

D.在通電前后，右池中的c(NaOH)與c(Na2S)之比基本不變

11.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NH九模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是()

(NH4)2S,4溶液

Imol-L1H2sO41

lmobLH3PO4

溶液溶液

---7升--------、--------

陰離子選擇透過膜陽離子選擇透過膜

A.陽極室溶液由無色變成棕黃色B.陰極的電極反應式為401T—4e-==2H2O+O2T

C.電解一段時間后，陰極室溶液中的pH升高D.電解一段時間后，陰極室溶液中的溶質一定是(NH4)3PC>4

12.苯酚具有微弱的酸性，可利用電場促使c6H50一定向移動、脫離廢水，并富集回收。電滲析裝置

示意圖如下。下列說法不正確的是()

陽極AB陰極

含C6H5。一

廢水

A.苯酚的電離方程式為C6H5OH^^C6H5C^+H+

B.A、B分別為離子交換膜，其中A是陰離子交換膜

C.電解過程中，陽極室的pH增大

D.當通過線路中的電子數(shù)目為O.INA時，有含0.1molC6H5。一的廢水被處理

13.工業(yè)上用電解法處理含鍥酸性廢水并得到單質Ni的原理如圖所示。下列說法不正確的是()

鍍鐐

石墨棒■陽離陰離

鐵棒

II子膜子膜

0.5mol-L-1l%NaCl含Ni"cr

NaOH落液I溶液酸性廢炎)

ABC

已知：①Ni2+在弱酸性溶液中發(fā)生水解，②氧化性：Ni2+(高濃度)>H+>Ni2+(低濃度)

A.石墨棒上發(fā)生的電極反應：4OH——4-=。21+2H2。

B.為了提高Ni的產(chǎn)率，電解過程中需要控制廢水的pH

C.電解過程中，B中NaCl溶液的物質的量濃度將不斷減小

D.若將圖中陽離子膜去掉，將A、B兩室合并，則電解反應總方程式發(fā)生改變

14.在電鍍車間的含銘酸性廢水中，銘的存在形式有Cr(VI)和Cr(III)兩種，其中Cr(VI)的毒性最大。電解法處理

含銘廢水的裝置示意圖如圖，銘最終以Cr(OH)3沉淀除去。下列說法正確的是()

外加電源

Fe棒羋-上旬石黑棒

含鋁廢水生蓋目Fe（OH）3和Cr（OH）3

離子交換膜（只允許同種電荷的離子通過）

A.Fe為陽極，反應為Fe—2e-=Fe2+

-

B.陰極反應為Cr2Or+7H2O+6e=2Cr（OH）3；+8OH

C.陽極每轉移3mol電子，可處理Cr（VI）物質的量為1mol

D.離子交換膜為質子交換膜，只允許H+穿過

15.電解Na2cCh溶液制取NaHCCh溶液和NaOH溶液的裝置如圖所示。下列說法中不正確的是（）

02陽離子A

［交譬膜」

陽極（石墨）陰極（石墨）

NaHCC）3溶液NaOH溶液

Na2c。3溶液%0（含少量B）

A.陰極產(chǎn)生的物質A是H2B.溶液中Na+由陽極室向陰極室遷移

C.陽極OH一放電，H+濃度增大，CO1轉化為HCO5D.物質B是NaCL其作用是增強溶液導電性

【電化學離子交換膜的分析與應用】答案

【研析真題?明方向】

1.Do解析：由題圖可知，在鉛電極乙二酸變成乙醛酸是去氧的過程，發(fā)生還原反應，則鉛電極是電解裝置的

陰極，石墨電極發(fā)生氧化反應，反應為2Br-2e^=Br2,是電解裝置的陽極。由上述分析可知，B小起到還原

劑的作用，A錯誤；陽極上的反應式為2BL—2e-=Br2,B錯誤；制得2moi乙醛酸，實際上是左、右兩側各

制得1mol乙醛酸，共轉移2moi電子，故理論上外電路中遷移的電子為2mol,C錯誤；電解裝置中，陽離子移

向陰極（即鉛電極），D正確。

2.Bo解析：在該原電池中，活潑金屬鋅做負極，則N極為正極，A說法正確；放電時，左側鋅放電產(chǎn)生Zn2+,

貯液器中ZnBrz濃度不斷增大，B說法錯誤；充電時，M極為陰極，電極反應式為Zn2++2e-=Zn,C說法正

確；放電時Br-通過隔膜進入溶液中與Zn2+結合，充電時Zi?+通過隔膜在雙極性碳和塑料電極上沉積鋅，D說

法正確。

3.Co解析：通電后石墨電極H上有生成，F(xiàn)ezCh逐漸溶解，說明石墨電極H為陽極，則電源b為正極，a為

負極，石墨電極I為陰極，故A正確；石墨電極II為陽極，通電一段時間后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨

電極II附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；隨著電解的進行，銅離子在陰極得電子生成銅單質，所以CuCL

溶液濃度變小，故C錯誤；當0.01molFezCh完全溶解時，消耗氫離子為0.06mol,根據(jù)陽極電極反應式2H2。

+

-4e^=O2+4H,產(chǎn)生氧氣為0.015mol,體積為336mL（折合成標準狀況下），故D正確。

4.Do解析：石墨電極為陽極，電極反應式為2H2O—4e-=O2T+4H+,H+通過陽離子交換膜由I室進入H室，

右側Co電極為陰極，電極反應式為Cc>2++2e-=Co,C「通過陰離子交換膜由III室進入H室，與H卡結合生成鹽

酸。由上述分析知，I室中水放電使硫酸濃度增大，II室中生成鹽酸，故I室和II室溶液的pH均減小，A錯誤；

生成1molCo時，轉移2moi電子，I室有0.5mol。2（即16g）逸出，有2moi（即2g）H+通過陽離子交換膜進入

II室，則I室溶液質量理論上減少18g,B錯誤；移除兩交換膜后，石墨電極上的電極反應為2C「-2e-==C12f,

通電

C錯誤；根據(jù)上述分析可知，電解時生成了。2、Co、H+,則電解總反應為2co2++2H2。-2Co+O2T+4H+,

D正確。

【題型突破?查漏缺】

1.Co解析：陰極氫離子發(fā)生還原反應生成氫氣，電極反應為2H2O+2e-==H2T+2OH,生成氣體為氫氣，0.2

g氫氣的物質的量為0.1mol,轉移電子0.2mol,a室為陽極室，電極反應為2H2