高考化學二輪復習（全國版） 第1部分 專題突破 　專題11　題型專攻2　電化學離子交換膜的分析與應用

專題11題型專攻2電化學離子交換膜

的分析與應用高考必備真題演練角度一“單膜”電解池1.(2018·全國卷Ⅰ，13)最近我國科學家設計了一種CO2＋H2S協同轉化裝置，實現對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如右所示，其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應為：①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋②2EDTA-Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋該裝置工作時，下列敘述錯誤的是A.陰極的電極反應：CO2＋2H＋＋2e－===

CO＋H2OB.協同轉化總反應：CO2＋H2S===CO＋

H2O＋SC.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，

溶液需為酸性√由題中信息可知，石墨烯電極發(fā)生氧化反應，為電解池的陽極，則ZnO@石墨烯電極為陰極。陽極接電源正極，電勢高，陰極接電源負極，電勢低，故石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的高，C項錯誤；由題圖可知，電解時陰極反應式為CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，A項正確；將陰、陽兩極反應式合并可得總反應式為CO2＋H2S===CO＋H2O＋S，B項正確；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D項正確。2.[2018·全國卷Ⅲ，27(3)①②]KIO3也可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。①寫出電解時陰極的電極反應式：__________________________。2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑電解液是KOH溶液，陰極的電極反應式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為______，其遷移方向是________________。K＋由電極a到電極b電解過程中陽極反應為I－＋6OH－－6e－===＋3H2O。陽極的K＋通過陽離子交換膜由電極a遷移到電極b?！谈鶕D示的電池結構和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負極，電極反應為Zn－2e－＋4OH－===，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，K＋從Ⅲ區(qū)通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，A錯誤；Ⅰ區(qū)的

通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移，B正確；MnO2電極的電極反應式為MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正確；電池的總反應為Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===＋Mn2＋＋2H2O，D正確。角度三“多膜”電解池4.[2014·全國卷Ⅰ，27(4)]H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B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式：__________________________。2H2O－4e－===O2↑＋4H＋陽極發(fā)生氧化反應，水中的OH－失去電子，電極反應式為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。②分析產品室可得到H3PO2的原因：__________________________________________________________________________________________。陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產品室，原料室的

穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3PO2③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產品室。其缺點是產品中混有_______雜質。該雜質產生的原因是_____________________。1.(2021·重慶1月適應性測試，10)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A.出口2的產物為HBr溶液B.出口5的產物為硫酸溶液C.Br－可從鹽室最終進入陽極液中D.陰極反應式為2H＋＋2e－===H2↑考向預測√電解時，雙極膜中的氫氧根離子向陽極移動，進入交換室1，鹽室中的Na＋向陰極移動，進入交換室1，則出口2的產物為NaOH溶液，A錯誤；鈉離子不能通過雙極膜，故出口5不是硫酸，B錯誤；Br－通過陰離子交換膜進入交換室2，但是不能通過雙極膜，所以Br－不會從鹽室最終進入陽極液中，C錯誤；電解池陰極處，發(fā)生還原反應，水解離成H＋和OH－，則在陰極發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑，D正確。2.[2021·河北1月選考模擬，18(1)(2)(3)(4)(5)]我國科學家最近發(fā)明了一種Zn-PbO2電池，電解質為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩種離子交換膜隔開，形成A、B、C三個電解質溶液區(qū)域，結構示意圖如下：回答下列問題：(1)電池中，Zn為______極，B區(qū)域的電解質為_______(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。負K2SO4根據圖示可知，Zn電極失去電子生成Zn2＋，與溶液中的OH－結合形成

，所以Zn電極為負極；在A區(qū)域的電解質為KOH，在B區(qū)域的電解質為K2SO4，C區(qū)域電解質為H2SO4。(2)電池反應的離子方程式為_________________________________________。(3)陽離子交換膜為圖中的______(填“a”或“b”)膜。a(4)此電池中，消耗6.5gZn，理論上可產生的容量(電量)為________毫安時(mAh)(1mol電子的電量為1F,1F＝96500C·mol－1，結果保留整數)。5361(5)已知E為電池電動勢[電池電動勢即電池的理論電壓，是兩個電極電位之差，E＝E(＋)－E(－)]，ΔG為電池反應的自由能變，則該電池與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比較，

______

；

________(填“>”或“<”)。＞＜由于Zn比Pb活動性強，正極材料都是Pb