文档内容
课时检测(四十七) 离子交换膜在电池中的应用
1．利用原电池原理，在室温下从含低浓度铜的酸性废水中回收铜的实验装置如图所示。下列说法
错误的是( )
A．电极1为正极
B．Y为阳离子选择性交换膜
C．电极2上只有Cu析出
D．负极的电极反应式：
BH＋8OH－－8e－===B(OH)＋4HO
2
2．我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(C HO)和二氧化碳转化为甘油醛(C HO)和
3 8 3 3 6 3
合成气，原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．催化电极b与电源正极相连
B．电解时，催化电极a附近溶液的pH增大
C．电解时，阴离子透过交换膜向b极迁移
D．生成的甘油醛与合成气的物质的量相等
3．科学家采用电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质的回收率达到98%，工
作原理如图所示：
下列说法错误的是( )
A．溶液R中溶质的主要成分为HCl
B．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
C．a极的电极反应式为
2HO－2e－===2OH－＋H↑
2 2
D．每转移1 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g
4．利用如图的电解装置分离含Al(OH) 、MnO 和少量Na CrO 的混合物浆液，使其分离成固体
3 2 2 4混合物和含铬元素溶液。下列有关分析错误的是( )
A．电解装置工作时，石墨2应该连接铅蓄电池的PbO 电极
2
B．分离后，含铬元素的粒子有CrO和CrO，存在于阳极室中
2
C．每转移1 mol e－时，阴极室电解质溶液的质量增加23 g
D．阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH) 和MnO 的分离
3 2
5．己二腈[NC(CH )CN]是工业制造尼龙66的原料，利用丙烯腈(CH===CHCN，不溶于水)为原
2 4 2
料、四甲基溴化铵[(CH)NBr]为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法正确的是(
3 4
)
A．交换膜为阴离子交换膜
B．当电路中转移1 mol e－时，阳极室溶液质量减少8 g
C．(CH)NBr在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
3 4
D．正极区的电极反应为
2CH ===CHCN＋2e－＋2H＋===NC(CH )CN
2 2 4
6．某同学设计的利用NO—空气质子交换膜燃料电池通过电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置
如图所示。下列说法错误的是( )
A．Pt(Ⅰ)极的电极反应式为O＋4e－ ＋4H＋===2H O
2 2
B．电解池中Ⅱ池和Ⅲ池之间的X膜应为质子交换膜
C．工作时，Ⅰ池中SO通过阴膜向Ⅱ池中移动
D．若Pt(Ⅱ)极消耗11.2 L NO，则Cr棒质量增加26 g
7．利用CH 燃料电池电解制备Ca(HPO) 并得到副产物NaOH、H、Cl 的装置如图所示。下列说
4 2 4 2 2 2
法正确的是( )A．a极反应：CH ＋4O2－＋8e－===CO＋2HO
4 2 2
B．A膜和C膜均为阴离子交换膜
C．可用铁电极替换阴极的石墨电极
D．a极上通入2.24 L甲烷，阳极室Ca2＋减少0.4 mol
8．乙醛酸( )是有机合成的重要中间体。工业上用“双极室成对电解法”生产乙醛酸，
原理如图所示。该装置中阴、阳两极为惰性电极，两极室均可产生乙醛酸，其中乙二醛与M电极的产
物反应生成乙醛酸。下列说法正确的是( )
A．若有2 mol H＋通过质子交换膜，并完全参与了反应，则该装置中生成的乙醛酸为2 mol
B．M极上的电极反应式为OHC—CHO＋HO＋2e－===HOOC—CHO＋2H＋
2
C．M极与电源的负极相连
D．电解一段时间后，N极附近溶液的pH变小
9．一种浓差电池如图所示，阴、阳离子交换膜交替放置，中间的间隔交替充以河水和海水，选择性
透过Cl－和Na＋，在两电极板间形成电势差，进而在外部产生电流。下列关于该电池的说法错误的是(
)
A．a电极为电池的正极，电极反应为
2H＋＋2e－===H ↑
2
B．A为阳离子交换膜，C为阴离子交换膜
C．负极隔室的电中性溶液通过阳极表面的氧化作用维持
D．该电池的缺点是离子交换膜价格昂贵，优点是电极产物有经济价值
10．高锰酸钾在化工、医药、水处理等很多方面都有着重要应用，可以用电解法制备，装置如图。直
流电源采用乙烷—空气碱燃料电池。下列说法错误的是( )A．电源负极的电极反应式为
CH－14e－＋18OH－===2CO＋12HO
2 6 2
B．a极为直流电源的正极
C．保持电流恒定，升高温度可以加快电解速率
D．此离子交换膜应为阳离子交换膜
11．焦亚硫酸钠(Na SO)可用作食品加工的防腐剂，制备示意图如图。已知：2NaHSO ===Na SO
2 2 5 3 2 2 5
＋HO。下列说法不正确的是( )
2
A．采用的是阳离子交换膜
B．阳极的电极反应式为
2HO－4e－===4H＋＋O↑
2 2
C．当阴极生成0.2 g气体时，a室溶液质量减少1.6 g
D．电解后将b室溶液进行结晶、脱水，可得到Na SO
2 2 5
课时检测(四十七)
1．D 电极1发生氧化反应：BH＋8OH－－8e－===B(OH)＋4HO，为负极，故A错误，D正确；Y
2
为阴离子选择性交换膜，故B错误；电极2上Cu2＋及H＋在正极上得到电子被还原，故C错误。
2．D 催化电极b上发生还原反应：2CO ＋2e－===CO＋CO、HO＋2e－＋CO ===H ＋CO，为阴
2 2 2 2
极，与电源负极相连，A项错误；催化电极a上发生氧化反应：CHO－2e－===C HO＋2H＋，催化电
3 8 3 3 6 3
极a附近溶液中 c(H＋)增大，pH减小，B项错误；电解时阴离子透过离子交换膜向阳极a极迁移，C项
错误；由阳极反应，生成1 mol甘油醛转移2 mol电子，由阴极反应，生成1 mol 合成气转移2 mol电子，
根据电解时各电极上转移电子数相同，则阳极生成的甘油醛与阴极生成的合成气的物质的量相等，D
项正确。
3．C 光伏电池电渗析法提纯乳清(富含NaCl的蛋白质)，左侧a极附近稀NaOH溶液最终变成浓
NaOH溶液，说明a极区溶液中水得电子生成氢气和OH－：2HO＋2e－===2OH－＋H↑，Na＋通过膜1迁
2 2
移到a极区，所以a极为阴极，膜1为阳离子交换膜，同理，乳清中的氯离子通过膜2迁移到b极区，发
生失电子的氧化反应：2Cl－－2e－===Cl↑，膜2为阴离子交换膜，最终输出的溶液R仍为稀盐酸，溶质
2
的主要成分为HCl，A、B正确，C错误；每转移1 mol电子，理论上迁移1 mol Na＋ 和1 mol Cl－，因此
乳清质量减少23 g＋35.5 g＝58.5 g，D正确。
4．C 左侧电极为阴极，发生的电极反应为2HO＋2e－===2OH－＋H↑，同时钠离子通过阳离子
2 2膜进入阴极室，每转移1 mol e－，生成0.5 mol H ，同时有1 mol Na＋进入阴极室，故阴极室电解质溶液
2
的质量增加23 g－1 g＝22 g，C错误；右侧电极为阳极，铅蓄电池的PbO 电极为正极，故石墨2应该
2
连接铅蓄电池的PbO 电极，A正确；含铬元素的粒子有CrO和CrO，阴离子向阳极移动，分离后，存
2 2
在于阳极室中，B正确；阴极室生成的物质为氢氧化钠，氢氧化铝可溶于强碱氢氧化钠而二氧化锰不溶，
故可用于固体混合物Al(OH) 和MnO 的分离，D正确。
3 2
5．C 催化电极a：CH ===CHCN→NC(CH )CN，发生还原反应，为阴极，电极反应式为
2 2 4
2CH ===CHCN＋2e－＋2H＋===NC(CH )CN，D错误；催化电极b为阳极，电极反应式为2HO－4e－
2 2 4 2
===O ↑＋4H＋，生成的氢离子由阳极区进入阴极区，故交换膜为阳离子交换膜，A错误；当电路中转移
2
1 mol e－时，阳极室生成氧气0.25 mol，质量为8 g，同时有1 mol H＋进入阴极区，故溶液质量减少9 g，
B错误；丙烯腈为有机物，不溶于水，(CH)NBr在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解，C
3 4
正确。
6．D Pt(Ⅱ)极：NO→HNO ，发生氧化反应，为负极，故Pt(Ⅰ)极为正极，电极反应式为O＋4e－
3 2
＋4H＋===2H O，A选项正确；石墨电极为阳极，电极反应式为2HO－4e－===O ↑＋4H＋，生成的H＋
2 2 2
通过X膜进入Ⅱ池中形成硫酸，故X膜为质子交换膜，B选项正确；工作时，Ⅰ池中SO通过阴膜向Ⅱ
池中移动形成硫酸，C选项正确；未标明气体所处环境的温度与压强，无法计算，D选项错误。
7．C a极为负极，负极上甲烷发生氧化反应，电极反应式为CH ＋4O2－－8e－===CO＋2HO，A
4 2 2
错误；利用CH 燃料电池电解制备Ca(HPO) 并得到副产物NaOH、H、Cl ，可知阳极室的电极反应
4 2 4 2 2 2
式为2Cl－－2e－===Cl↑，则阳极室内钙离子向产品室移动，A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应
2
式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，B错误；阴
2 2
极电极不参与反应，可用铁电极替换阴极的石墨电极，C正确；a极上通入 2.24 L甲烷，没有注明在标
准状况下，无法计算钙离子减少的物质的量，D错误。
8．A 有2 mol H＋通过质子交换膜时，电池中转移2 mol电子，阴极的电极反应式为HOOC—
COOH＋2H＋＋2e－===HOOC—CHO＋HO，阳极区的反应有2Cl－－2e－===Cl↑、OHC—CHO＋Cl
2 2 2
＋HO===HOOC—CHO＋2Cl－ ＋2H＋，两极各生成1 mol乙醛酸，共生成2 mol 乙醛酸，故A正确；
2
M极为电解池的阳极，氯离子在阳极上失电子发生氧化反应生成氯气，电极反应式为 2Cl－－2e－
===Cl↑，然后氯气将乙二醛氧化为乙醛酸：OHC—CHO＋Cl ＋HO===HOOC—CHO＋2Cl－ ＋2H
2 2 2
＋，故B错误；M极为电解池的阳极，与电源的正极相连，故C错误；N极为电解池的阴极，若有2 mol
H＋通过质子交换膜进入阴极室，则电池中转移2 mol电子，阴极的电极反应式为HOOC—COOH＋
2H＋＋2e－===HOOC—CHO＋HO，消耗的H＋与迁移过来的H＋的物质的量相等，但乙二酸中羧基减
2
少了，N极附近溶液的pH不会减小，只会变大，故D错误。
9．B 由题图中电子的移动方向可以判断a电极为电池的正极，b电极为电池的负极，正极电极反
应为2H＋＋2e－===H ↑，A正确；Na＋向a电极方向移动，Cl－向b电极方向移动，故A为阴离子交换膜，
2
C为阳离子交换膜，B错误；通过负极表面的氧化作用，维持负极隔室溶液的电中性，C正确；离子交换
膜价格昂贵，但两极产物氢气、氯气是工业制盐酸等的原料，D正确。
10．C 电源负极上乙烷在碱性条件下失电子生成碳酸根离子，电极反应式为CH－14e－＋18OH－
2 6
===2CO＋12H O，A正确；左侧Pt电极为阳极，则a极为直流电源的正极，B正确；电解时保持电流恒
2
定，即单位时间内转移的电子数恒定，则消耗的反应物与产生的生成物的量恒定，也就是反应速率恒
定，与温度无关，C错误；右侧稀氢氧化钾溶液变为浓氢氧化钾溶液，右侧Pt电极为阴极，电极反应为
2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，钾离子通过离子交换膜移向右侧，故该离子交换膜为阳离子交换膜，D正
2 2确。
11．C a室为阳极室，发生电极反应：2HO－4e－===4H＋＋O↑，氧气从a室逸出，氢离子向b室
2 2
移动，则a室溶液减少的质量为水的质量，阴极发生还原反应，电极反应为2HO＋2e－===H ↑＋2OH
2 2
－，当生成0.2 g即0.1 mol氢气时，转移电子0.2 mol，根据电子守恒，a室消耗水的物质的量为 0.1 mol
，质量为0.1 mol×18 g·mol－1＝1.8 g，故A、B正确，C错误；电解后在b室得到NaHSO 溶液，NaHSO
3 3
溶液经结晶脱水可得到Na SO，故D正确。
2 2 5
