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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H2O解离成H
+和OH
-，作为H
+和OH
-的离子源。下列说法正
确的是
A．X 电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑
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CO2和H2O，实现发电、环保二位一体，如
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H2O−e
−=· OH+H
+
C．a 极区每产生1molCr(OH)3，c 极区溶液质量减轻3g
D．b 极区消耗1molC6H5OH，理论上电路中转移电子28mol
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[(CH3)4 NOH]常用作
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电子工业清洗剂，下图为以四甲基氯化铵[(CH3)4 NCl]为原料，利用光伏并网发电装置
采用电渗析法合成(CH3)4 NOH，下列叙述中正确的是
A．a 极电极反应式：2(CH3)4 N
++2H2O−2e
−=2(CH3)4 NOH+ H2↑
B．保持电流恒定，升高温度可以加快合成(CH3)4 NOH的反应速率
C．c 为阳离子交换膜，d、e 均为阴离子交换膜
D．制备36.4g(CH3)4 NOH时，两极共产生6.72L 气体(标准状况)
4．（2023·安徽黄山·统考二模）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所
示[KOH 溶液中， Zn2+以Zn(OH)4
2−存在]。电池放电时，下列叙述正确的是
A．Ⅱ区的SO4
2-通过交换膜向I 区迁移
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)4
2−
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)4
2−+Mn2++2H2O
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CO2过程如图
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所示，已知盐室中生成CaCO3实现捕获，下列说法正确的是
A．捕获装置中，阴极反应为2H
++2e
−= H2↑
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 CO2转化为沉淀，则转移电子2mol
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CO2可实现CO2资
源化利用。电解CO2制甲酸盐(HCOO
−)的原理如图所示。下列说法不正确的是
A．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低
B．Sn 片上发生的电极反应为CO2+ HCO3
−+2e
−= HCOO
−+CO3
2−
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 CO2，同时有0.2mol K
+从Sn 极区向Pt 极区迁移
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H2O 分子解离成H+和OH-
并分别通过阳膜和阴膜。下列说法正确的是
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A．电极X 连接电源的正极，其电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O
B．Z 为淡水，M 为H2SO4溶液，b 膜为阳离子交换膜
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H2O解离成H
+和OH
−，作为H
+和OH
−离子源。利用双极膜制取NaOH 和
H3PO4，产品室1 的产品是NaOH，其装置如图所示。
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2H2O+ 4e
−=O2↑+ 4 H
+
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H2O解离为H
+和OH
−。下列说法错误的是
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A．M 极为阴极，电极反应式：O2+2e
−+2H
+=2⋅OH
B．双极膜中H2O解离出的OH
−透过膜a 向N 极移动
C．每处理6.0g甲醛，理论上有0.4 molH
+透过膜b
D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6 7∶
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
+、Cu
2+、
Zn
2+、SO4
2−、F
−和Cl
−，利用如图电解装置可回收ZnSO4
、CuSO4
并尽可能除去F
−和
Cl
−，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H
+和OH
−，并在直流电场作用下分别向两极
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ZnSO4和CuSO4
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
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A．CEM 隔膜为质子交换膜
B．甲为电池负极，电极反应为：HCOO
--e
-+H2O=H2CO3+H
+
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H2CO3与乙极消耗的O2物质的量之比为4:1
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H2O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
H2SO4和NaOH，工作原理如图所示：
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2H2O+2e
−= H2+2OH
−
D．当电路中转移2mole
−时，整套装置将制得1molH2SO4
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
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A．b 膜为阴离子交换膜
B．乙池中总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O
通电
¿2NH4
++5SO4
2-+8H
+
¿
C．当浓缩室得到4L 浓度为0.6 mol⋅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5.6LO2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积
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﹣
PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，通过a 和b 两种离子交换膜将电解质溶
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)❑4
2−
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-
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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-+2S4
2-=4S2
2-+O2+2H2O
C．放电时，左侧贮液室中含S4
2-的多硫电解质减少
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
LiM1−xFexPO4+6C ⇌
放电
充电
M1−xFexPO4+LiC6，其装置工作原理如图所示。下列说法错
误的是
A．该电池工作时，负极的电极反应式为LiM1−xFexPO4−e
−=M1−xFexPO4+Li
+
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
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C．该电池充电时阴极的电极反应式为Li
++6C+e
−=LiC6
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－+4H2O=
+6OH－
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SO2。在钠碱循环法中Na2SO3溶液作为吸收液，当吸收液完全转化为NaHSO3
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2H2O−4e
−=O2↑+ 4 H
+
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K2MnO4水溶液制备KMnO4的装置如图所示。电
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
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A．K2MnO4水溶液盛放在a 极区
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KMnO4的原料
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，C2H4被氧化为1，2-二氯乙烷
D．该装置总反应为2Cl
−+2H2O
电解
¿2OH
−+ H2↑+Cl2↑
¿
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
CH3COOH和NH4
+，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
A．生物电极b 为电池的正极
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B．电极a 的电极反应式为CH3COOH−8e
−+2H2O=2CO2↑+8 H
+
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2.24 LN2时，电路中转移0.6 mol电子
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[(CH3)4 NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4 NCl]为原料，
采用电渗析法合成[(CH3)4 NOH](M =91g/mol)其工作原理如图所示，下列叙述中不正
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(CH3)4 NOH，两极共产生4.48L 气体(标准状况)
C．a 极电极反应式：2(CH3)4 N
++2H2O+2e
−=2(CH3)4 NOH+ H2↑
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CuSO4电镀废液的浓缩再生。
电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水
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：Cu
2++ 4 NH3=[Cu(NH3)4]
2+
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D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
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CO2和H2O的组合装置如图所示。下列说法错误的是
A．离子交换膜n 为阴离子交换膜
B．a 极的电极反应式为Cr2O7
-+6e
-+7H2O=2Cr(OH)3↓+8OH
-
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O2+2e
−+2H
+= H2O2
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．反应前后n(WO4
2−):n(WO5
2−)不变
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Cl2、H2、NaOH。下列说法错误的是
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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CH3COO
−的溶液为例)。下列说法错误的是
A．负极反应为CH3COO
−+2H2O−8e
−=2CO2+7 H
+
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
起了广泛关注。一种钾离子电池的总反应为x KC8+ K0.5−x MnO2 ⇌
充电
放电
8 x C+ K0.5 MnO2，其
工作原理如图所示。下列说法正确的是
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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K0.5−x MnO2+ x K
++ x e
−= K0.5 MnO2
D．放电时，理论上电路通过4 mole
−，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+Na2SO3)吸
收一定量SO2气体后，可通过以下装置实现再生。下列说法正确的是
A．电极a 为负极
B．m 应为阳离子交换膜
C．出液2 仍为H2SO4，与进液的浓度相同
D．出液1 可使溴水褪色
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[(CH3)4NOH]
常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成
[(CH3)4NOH]，工作原理如图。下列说法正确的是
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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)
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