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热点强化 18 离子交换膜电化学装置
1．常见的离子交换膜
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过功能的膜，通常由特殊高分
子材料制成。
离子交换膜分为：
(1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。
(4)双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中
间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物 H＋和OH－可在电场
力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。
2．离子交换膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，提高产品的纯度或
避免不安全因素。
(2)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3．分析方法
(1)根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向；(2)寻找迁出室溶液
中浓度较大的迁移离子；(3)分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度减小，以及带
来的实质变化。
一、含离子交换膜的电池
1．(2020·海南，11)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是( )
A．电池可用于乙醛的制备
B．b电极为正极
C．电池工作时，a电极附近pH降低
D．a电极的反应式为O＋4e－－4H＋===2HO
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2.(2021·河北，9)K-O 电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，
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下列说法错误的是( )A．隔膜允许K＋通过，不允许O 通过
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B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1 Ah电量时，生成KO 的质量与消耗O 的质量比值约为2.22
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D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g水
3．我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，
其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极电势：Zn/ZnO电极<MoS 电极
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B．Zn/ZnO电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋HO
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C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小
D．电子流向：Zn/ZnO电极→负载→MoS 电极
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二、含离子交换膜的电解池
4．以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是( )
A．乙池电极接电源正极，气体X为H
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B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的小
D．甲池电极反应为4OH－－4e－===2HO＋O↑
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5．(2021·全国甲卷，13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合
成。图中的双极膜中间层中的HO解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。
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下列说法正确的是( )A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为： ＋2H＋＋2e－―→ ＋HO
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C．制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子
D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
6．(2023·广东惠州高三联考)次磷酸钴广泛应用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，
采用四室电渗析槽电解法制备次磷酸钴的装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．Co电极连接电源负极
B．C采用阴离子交换膜
C．石墨电极的电极反应式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑
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D．工作时，原料室中NaH PO 的浓度不变
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7．某科研小组研究采用BMED膜堆如图所示，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。
BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用
下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法错误的是( )
A．电极a连接电源的正极
B．B为阳离子交换膜
C．电解质溶液采用NaSO 溶液可避免有害气体的产生
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D．Ⅱ口排出的是淡水
