离子交换膜种类的判断（原卷版）_05高考化学_新高考复习资料_2024年新高考资料_一轮复习资料_2024届高三化学一轮复习—专项训练

专项训练 离子交换膜种类的判断 1．（2023·全国·高三专题练习）目前可采用“双极膜组”电渗析法淡化海水，同时获 得副产品A和B，模拟工作原理如图所示。M和N为离子交换膜，在直流电作用下， 双极阴阳膜(BP)复合层间的H O解离成H+和OH-，作为H+和OH-的离子源。下列说法正 2 确的是 A．X电极为阴极，电极反应式为2HO+2e-=2OH-+H ↑ 2 2 B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜，BP膜的作用是选择性通过Cl-和Na+ C．每生成5.6L气体a，理论上获得副产品A和B各0.5mol D．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH) 2．（2023·全国·高三统考专题练习）科学家设计了一种能产生羟基自由基(·OH)的原电 池—电解池组合装置，·OH能将苯酚氧化为CO 和H O，实现发电、环保二位一体，如 2 2 图所示。下列说法错误的是 A．a极为正极，N为阴离子交换膜 B．d极的电极反应式为 H O−e−=· OH+H+ 2 C．a极区每产生1molCr(OH) ，c极区溶液质量减轻3g 3 D．b极区消耗1molC H OH，理论上电路中转移电子28mol 6 5 3．（2023·辽宁·朝阳市第一高级中学校联考二模）四甲基氢氧化铵[ ]常用作 (CH ) NOH 3 4 1 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵[ ]为原料，利用光伏并网发电装置 (CH ) NCl 3 4 采用电渗析法合成 ，下列叙述中正确的是 (CH ) NOH 3 4 A．a极电极反应式： 2(CH ) N++2H O−2e−=2(CH ) NOH+H ↑ 3 4 2 3 4 2 B．保持电流恒定，升高温度可以加快合成 的反应速率 (CH ) NOH 3 4 C．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜 D．制备36.4g 时，两极共产生6.72L气体(标准状况) (CH ) NOH 3 4 4．（2023·安徽黄山·统考二模）一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所 2 示[KOH溶液中， Zn2+以 存在]。电池放电时，下列叙述正确的是 Zn(OH)2− 4 A．Ⅱ区的 通过交换膜向I区迁移 SO2- 4 B．Ⅲ区的K+通过交换膜最终向I区迁移 C．Zn电极反应：Zn+2e-+4OH-= Zn(OH)2− 4 D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO+4H+= +Mn2++2H O 2 Zn(OH)2− 2 4 5．（2023·湖北·高三统考专题练习）双极膜(BP)可以在电场作用下，使水分子快速解 离为OH−和H+，并透过阴、阳离子膜进入溶液。用此工艺捕获烟道气中的CO 过程如图 2 试卷第2页，共14页所示，已知盐室中生成CaCO 实现捕获，下列说法正确的是 3 A．捕获装置中，阴极反应为 2H++2e−=H ↑ 2 B．溶液中的X为H+ C．交换膜A为阳离子交换膜 D．捕获1.12L CO 转化为沉淀，则转移电子2mol 2 6．（2023春·江西·高二铅山县第一中学校联考阶段练习）电解法转化CO 可实现CO 资 2 2 源化利用。电解CO 制甲酸盐(HCOO−)的原理如图所示。下列说法不正确的是 2 A．电解一段时间后，阳极区的KHCO 溶液浓度降低 3 B．Sn片上发生的电极反应为 CO +HCO−+2e−=HCOO−+CO2− 2 3 3 C．若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，会使HCOO−的产率降低 D．Sn极上每消耗0.1mol CO ，同时有0.2mol K+从Sn极区向Pt极区迁移 2 7．（2023·全国·统考模拟预测）利用双极膜电渗析法处理废水，可实现废水的高效净 化，其原理如图所示。双极膜是特种离子交换膜，它是由一张阳膜和一张阴膜制成的 阴、阳复合膜。在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的HO分子解离成H+和OH- 2 并分别通过阳膜和阴膜。下列说法正确的是 3 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司A．电极X连接电源的正极，其电极反应式为4OH--4e-=O ↑+2H O 2 2 B．Z为淡水，M为HSO 溶液，b膜为阳离子交换膜 2 4 C．理论上，每转移2mol电子，两极共产生1.5mol气体 D．该装置中，电子的转移方向为电极X→电解质溶液→电极Y 8．（2023·湖北·高三统考专题练习）双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、 阳膜复合层间的H O解离成H+和OH−，作为H+和OH−离子源。利用双极膜制取NaOH和 2 H PO ，产品室1的产品是NaOH，其装置如图所示。 3 4 已知：产品室1的产品是NaOH，则下列说法正确的是 A．a为铅蓄电池的正极，电子由b极流出经装置流入a极 B．膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜 C．电极Ⅱ的电极反应式为 2H O+4e−=O ↑+4H+ 2 2 D．若要制60g NaOH，理论上铅蓄电池的负极增重72g 9．（2023·湖北·高三统考专题练习）羟基自由基(⋅OH)具有极强的氧化能力，它能有 效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基 自由基(⋅OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中 的H O解离为H+和OH−。下列说法错误的是 2 试卷第4页，共14页A．M极为阴极，电极反应式： O +2e−+2H+=2⋅OH 2 B．双极膜中H O解离出的OH−透过膜a向N极移动 2 C．每处理6.0g甲醛，理论上有0.4molH+透过膜b D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO 物质的量之比为6∶7 2 10．（2023·全国·高三专题练习）某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、 、 、 和 ，利用如图电解装置可回收 、 并尽可能除去 和 Zn2+ SO2− F− Cl− ZnSO CuSO F− 4 4 4 Cl−，其中双极膜(BP)中间层的H O解离为H+和OH−，并在直流电场作用下分别向两极 2 迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是 A．BP膜中H+均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜 B．溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO 和CuSO 4 4 C．当阳极产生22.4L气体(标准状况)时，有4mol离子通过N膜 D．电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高 11．（2023·全国·模拟预测）甲酸钠燃料电池是一种膜基碱性电池，提供电能的同时可 以获得烧碱，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是 5 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司A．CEM隔膜为质子交换膜 B．甲为电池负极，电极反应为： HCOO--e-+H O=H CO +H+ 2 2 3 C．电池在工作时，乙极附近溶液pH增大 D．单位时间内甲极产生的H CO 与乙极消耗的O 物质的量之比为4:1 2 3 2 12．（2023·山东济南·山东省实验中学校考一模）在直流电源作用下，双极膜中间层中 的H O解离为H+和OH−。某技术人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子交换膜高效制备 2 H SO 和NaOH，工作原理如图所示： 2 4 下列说法错误的是 A．电势：N电极>M电极 B．双极膜膜c输出H+，膜a、膜e为阳离子交换膜 C．M极电极反应式为 2H O+2e−=H +2OH− 2 2 D．当电路中转移2mole−时，整套装置将制得1molH SO 2 4 13．（2023·浙江·高三专题练习）NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、 环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图。下列 说法不正确的是 试卷第6页，共14页A．b膜为阴离子交换膜 通电 B．乙池中总反应的离子方程式为5SO 2 +2NO+8H 2 O ¿2NH++5SO2-+8H+ 4 4 ¿ C．当浓缩室得到4L浓度为0.6mol⋅L−1的盐酸时，M室溶液的质量变化为36g(溶液 体积变化忽䅂不计) D．在标准状况下，若甲池有5.6LO 参加反应，则乙池中处理废气(SO 和NO)的总体积 2 2 为15.68L 14．（2023·重庆·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）微信山城学术圈刊登了一种Zn﹣ PbO 电池，电解质为KSO 、HSO 和KOH，通过a和b两种离子交换膜将电解质溶 2 2 4 2 4 液隔开(减少参加电极反应的离子的迁移更有利于放电)，形成M、R、N三个电解质溶 液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是 A．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．电池放电后R区域的电解质溶液浓度增大 C．充电时，Zn电极反应为Zn﹣2e﹣+4OH﹣=Zn(OH) 2− ❑ 4 D．放电时，消耗13gZn，N区域电解质溶液减少39.2g 15．（2023春·河南·高三专题练习）一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物- 7 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司空气氧化还原液流电池结构如图所示。下列说法正确的是 A．膜a为阴离子膜，膜b为阳离子膜 B．充电时的总反应为：4OH-+2 =4 +O +2H O S2- S2- 2 2 4 2 C．放电时，左侧贮液室中含 的多硫电解质减少 S2- 4 D．放电时，外电路通过2mol电子，理论上II室及右侧贮液器中的NaOH总共减少 2mol 16．（2023·全国·高三专题练习）我国某公司开发的“刀片电池”外观上类似普通干电 池，但内部结构看上去像一堆排列整齐的裁纸刀，每一个刀片里又被分成很多个容纳 腔，每个容纳腔里都包含一个电芯，整个刀片是由多个极芯串联而成的模组。该电池 本质上还是磷酸铁锂电池，电池的总反应方程式为 充电 LiM Fe PO +6C ⇌ M Fe PO +LiC ，其装置工作原理如图所示。下列说法错 1−x x 4 1−x x 4 6 放电 误的是 A．该电池工作时，负极的电极反应式为 LiM Fe PO −e−=M Fe PO +Li+ 1−x x 4 1−x x 4 B．该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，在充电时，阳离子由左向右移动 试卷第8页，共14页C．该电池充电时阴极的电极反应式为 Li++6C+e−=LiC 6 D．刀片电池可以搭载在新能源汽车上，作为动力来源 17．（2023秋·辽宁丹东·高三统考期末）隔膜电解法处理酸性的硝基苯废水，采用惰 性电极，装置示意图如下，下列说法错误的是 A．M为电源的正极 B．离子膜应为质子交换膜 C．b电极反应式为： +6e－+4H O= +6OH－ 2 D．电解一段时间后，理论上左侧电极室溶液pH不变 18．（2022秋·贵州铜仁·高三铜仁市第二中学校考阶段练习）利用钠碱循环法可脱除 烟气中的SO 。在钠碱循环法中Na SO 溶液作为吸收液，当吸收液完全转化为NaHSO 2 2 3 3 溶液时，送至电解槽再生，再生装置如图所示。下列说法正确的是 A．X、Y分别接直流电源正、负极 B．a、b分别为阴、阳离子交换膜 C．阳极主要电极反应式为 2H O−4e−=O ↑+4H+ 2 2 D．外电路通过1mole−时，X电极区约增加1molNa+ 19．（2023·上海·高三专题练习）电解K MnO 水溶液制备KMnO 的装置如图所示。电 2 4 4 解后测得b极区溶液中溶质的总物质的量增大。下列说法错误的是 9 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司A．K MnO 水溶液盛放在a极区 2 4 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．当外电路转移2 mol电子时，两极室溶液质量变化相差76 g D．“电解法”所得副产品可用作“酸性歧化法”制备KMnO 的原料 4 20．（2022·重庆·高三专题练习）1，2-二氯乙烷主要用作聚氯乙烯单体制取过程的中 间体，用电有机合成法合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。下列说法中正确的是 A．直流电源电极a为负极 B．X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜 C．液相反应中，C H 被氧化为1，2-二氯乙烷 2 4 电解 D．该装置总反应为2Cl−+2H 2 O ¿2OH−+H ↑+Cl ↑ 2 2 ¿ 21．（2022秋·安徽·高三校联考阶段练习）微生物脱盐电池既可以处理废水中 和 ，又可以实现海水淡化，原理如下图所示。下列说法不正确的是 CH COOH NH+ 3 4 A．生物电极b为电池的正极 试卷第10页，共14页B．电极a的电极反应式为 CH COOH−8e−+2H O=2CO ↑+8H+ 3 2 2 C．离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜 D．每生成标准状况下2.24LN 时，电路中转移0.6mol电子 2 22．（2022·重庆·西南大学附中校联考模拟预测）下列如图为光伏并网发电装置，左图 甲基氢氧化铵 常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵 为原料， [(CH ) NOH] [(CH ) NCl] 3 4 3 4 采用电渗析法合成 [(CH ) NOH] ( M=91g/mol )其工作原理如图所示，下列叙述中不正 3 4 确的是 A．图中N型半导体为负极，P型半导体为正极 B．制备18.2g ，两极共产生4.48L气体(标准状况) (CH ) NOH 3 4 C．a极电极反应式： 2(CH ) N++2H O+2e−=2(CH ) NOH+H ↑ 3 4 2 3 4 2 D．c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜 23．（2023·山东·统考高考真题）利用热再生氨电池可实现CuSO 电镀废液的浓缩再生。 4 电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO 电镀废液，向甲室加入足量氨水 4 后电池开始工作。下列说法正确的是 A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为： Cu2++4NH =[Cu(NH ) ] 2+ 3 3 4 11 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司D．NH 扩散到乙室将对电池电动势产生影响 3 24．（2023·全国·高三专题练习）羟基自由基(⋅OH)具有极强的氧化性，一种能将苯酚 氧化为CO 和H O的组合装置如图所示。下列说法错误的是 2 2 A．离子交换膜n为阴离子交换膜 B．a极的电极反应式为 Cr O -+6e-+7H O=2Cr(OH) ↓+8OH- 2 7 2 3 C．b、c两极产生气体的体积比为3:7(标准状况) D．电池工作时，d极室溶液pH逐渐增大 25．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）二甲基砜是重要的有机合成中间体，可采用 “成对间接电氧化”法合成。电解槽中某电极区反应过程如图所示，其电解液显碱性。 下列说法正确的是 A．电极反应式为 O +2e−+2H+=H O 2 2 2 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．反应前后 不变 n(WO2−):n(WO2−) 4 5 D．消耗1 mol氧气，理论上可得到1 mol二甲基砜 26．（2023·全国·高三专题练习）目前，应用电渗析法进行海水淡化是解决淡水资源匮 乏的有效途径之一，该方法是利用电解原理通过多组电渗析膜实现，工作原理如图所 示(以NaCl溶液代替海水)，同时获得产品Cl、H、NaOH。下列说法错误的是 2 2 试卷第12页，共14页A．a是直流电源的正极 B．电极M处产生的气体X为氯气 C．膜pq、st分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜 D．出口I、Ⅱ分别接收NaCl浓溶液、淡水 27．（2023·全国·高三专题练习）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用 微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用 惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 的溶液为例)。下列说法错误的是 CH COO− 3 A．负极反应为 CH COO−+2H O−8e−=2CO +7H+ 3 2 2 B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g D．加热a极区，升高温度，以加快反应速率，提升电池的效率 28．（2023·山东·高三专题练习）钾离子电池因其低成本和较高的能量/功率密度，引 放电 起了广泛关注。一种钾离子电池的总反应为xKC +K MnO ⇌8xC+K MnO ，其 8 0.5−x 2 0.5 2 充电 工作原理如图所示。下列说法正确的是 13 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司A．该电池的交换膜为阳离子交换膜 B．充电时，a极接电源的负极发生氧化反应 C．放电时，b极发生的反应为 K MnO +xK++xe−=K MnO 0.5−x 2 0.5 2 D．放电时，理论上电路通过4mole−，a极质量减小39g 29．（2022秋·湖南长沙·高三雅礼中学校考阶段练习）钠碱脱硫液(NaOH+Na SO )吸 2 3 收一定量SO 气体后，可通过以下装置实现再生。下列说法正确的是 2 A．电极a为负极 B．m应为阳离子交换膜 C．出液2仍为HSO ，与进液的浓度相同 D．出液1可使溴水褪色 2 4 30．（2022·河北邯郸·邯郸一中校考模拟预测）据2022年1月统计，我国光伏发电并 网装机容量突破3亿千瓦，连续七年稳居全球首位。已知四甲基氢氧化铵[(CH )NOH] 3 4 常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH )NCl]为原料，采用电渗析法合成 3 4 [(CH )NOH]，工作原理如图。下列说法正确的是 3 4 试卷第14页，共14页A．光伏并网发电装置中N型半导体为正极 B．c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜 C．保持电流恒定，温度越高合成四甲基氢氧化铵的速率越快 D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体(标准状况) 15 淘宝店铺：向阳百分百 学科网（北京）股份有限公司