1、2020届高三化学二轮复习电化学离子交换膜的分析与应用高考必备高考必备1 1(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过)负极反应式：；正极反应式：；Zn2通过 交换膜进入正极区；阳离子透过 交换膜 (或电解池的阴极)。Zn2e=Zn2Cu22e=Cu阳离子阳离子原电池正极(2)质子交换膜(只允许H和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2阴极反应式：；阳极反应式：；阳极产生的H通过质子交换膜移向 ；H透过质子交换膜 (或电解池的阴极)。2H2e=H2CH3COOH8e2H2O=2CO28H阴极原电池正极(3)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过)以Pt
2、为电极电解淀粉-KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开阴极反应式：；阳极反应式：；阴极产生的OH移向 与阳极产物反应：；阴离子透过 交换膜电解池 (或原电池的 )。2H2O2e=H22OH2I2e=I2阳极阴离子阳极负极(4)电渗析法将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn为含氧酸根离子。类型一“单膜”电解池1.(2018全国卷，13)最近我国科学家设计了一种CO2H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为ZnO石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：EDTA-Fe2e=EDTA
3、-Fe32EDTA-Fe3H2S=2HS2EDTA-Fe2该装置工作时，下列叙述错误的是A.阴极的电极反应：CO22H2e=COH2OB.协同转化总反应：CO2H2S=COH2OSC.石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的低D.若采用Fe3/Fe2取代EDTA-Fe3/EDTA-Fe2，溶液需为酸性真真题演练题演练2 21234解析由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO石墨烯电极为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为CO22H2e=COH2O，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得
4、总反应式为CO2H2S=COH2OS，B项正确；Fe3、Fe2只能存在于酸性溶液中，D项正确。12342.2018全国卷，27(3)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式：_。2H2O2e=2OHH2解析电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O2e=2OHH2。1234电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。K解析电解过程中阳极反应为I6OH6e=3H2O。阳极的K通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。由a到b1234类型二“双膜”电解池3.2018全国卷，27(3)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中 S O2
5、碱 吸 收 液 中 含 有 N a H S O3和 N a2S O3。阳 极 的 电 极 反 应 式 为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。解析阳极上阴离子OH放电，电极反应式为2H2O4e=O24H，电解过程中H透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加。2H2O4e=4HO2a1234类型三“多膜”电解池4.2014新课标全国卷，27(4)H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”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)：写出阳极的电极反应式：_。解析阳极发生氧化反应，在反应中OH失去电子，电极反应式为2H
6、2O4e=O24H。2H2O4e=O24HK1234分析产品室可得到H3PO2的原因：_。阳极室的H穿过阳膜扩散至产品室，原料室的1234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。其缺点是产品中混有_杂质。该杂质产生的原因是_。12341.(2019青岛市高三3月教学质量检测)水系锌离子电池是一种新型二次电池，工作原理如下图。该电池以粉末多孔锌电极(锌粉、活性炭及粘结剂等)为负极，V2O5为正极，三氟甲磺酸锌Zn(CF3SO3)2为电解液。下列叙述错误的是A.放电时，Zn2向V2O
7、5电极移动B.充电时，阳极区电解液的浓度变大C.充电时，粉末多孔锌电极发生还原反应D.放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5xZn22xe=ZnxV2O5模拟预测模拟预测3 312345解析放电时，阳离子向正极移动，所以Zn2向V2O5电极移动，故A正确；充电时，阳极区发生ZnxV2O52xe=V2O5xZn2，锌离子通过阳离子交换膜向左移动，所以阳极区Zn(CF3SO3)2的浓度减小，故B错误；充电时，粉末多孔锌电极为阴极，发生还原反应，故C正确；放电时，V2O5电极上的电极反应式为：V2O5xZn22xe=ZnxV2O5，故D正确。123452.某新型水系钠离子电池工作原理如下图所
8、示。TiO2光电极能使电池在太阳光照射下充电，充电时Na2S4被还原为Na2S。下列说法错误的是A.充电时，太阳能转化为电能，又转化为化学能B.放电时，a极的电极反应式为：4S26e=C.充电时，阳极的电极反应式为：3I2e=D.M是阴离子交换膜12345解析TiO2光电极能使电池在太阳光照下充电，所以充电时，太阳能转化为电能，电能又转化为化学能，A正确；充电时Na2S4还原为Na2S，放电和充电互为逆过程，所以a是负极，a极的电极反应式为：4S26e=，B正确；在充电时，阳极I失电子发生氧化反应，电极反应为3I2e=，C正确；通过图示可知，交换膜只允许钠离子自由通过，所以M是阳离子交换膜，D
9、错误。123453.用电渗析法可将含硝酸钠的废水再生为硝酸和氢氧化钠，其装置如下图所示。下列叙述不正确的是A.膜a、膜c分别是阴离子交换膜、阳离子交换膜B.阳极室、阴极室的产品分别是氢氧化钠、硝酸C.阳极的电极反应式为2H2O4e=4HO2D.该装置工作时，电路中每转移0.2 mol电子，两极共生成气体3.36 L(标准状况)12345解析阳极室溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应生成氧气，电极附近氢离子浓度增大，阴极室溶液中氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极附近氢氧根离子浓度增大，阳极室得到硝酸，阴极室得到氢氧化钠，膜a为阴离子交换膜，膜c为阳离子交换膜，A正确、B错误；阳极是氢氧根离子
10、失电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O4e=4HO2，C正确；阳极生成氧气：2H2O4e=4HO2，阴极生成氢气：2H2e=H2，该装置工作时，电路中每转移0.2 mol电子，生成氧气0.05 mol，生成氢气0.1 mol，两极共生成气体体积(0.05 mol0.1 mol)22.4 Lmol13.36 L(标准状况)，D正确。123454.一氧化氮空气质子交换膜燃料电池将化学能转化为电能的同时，实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合，其工作原理如图所示，写出放电过程中负极的电极反应式：_，若过程中产生2 mol HNO3，则消耗标准状况下O2的体积为_L。解析由原电池的工作原理图示可知，左端的铂电极为负极，其电极反应式为NO3e2H2O=4H，当过程中产生2 mol HNO3时转移6 mol e，而1 mol O2参与反应转移4 mol e，故需要1.5 mol O2参与反应，标准状况下的体积为33.6 L。33.6123455.电解法也可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如右图所示)。通电后，左极区产生浅绿色溶液，随后生成无色气体。当Fe电极消耗11.2 g时，理论上可处理 NaNO2含量为4.6%的污水_g。100返回12345
