文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
近几年全国卷高考电化学装置一般都带有离子交换膜，此类题目新颖度高，学生因理不清交换膜与
阴、阳离子移动方向的关系而出现错误。膜电池多应用于物质的制备与提纯。常考的离子交换膜分为阴离
子交换膜和阳离子交换膜两类，它只能选择性的使某些离子通过，解题时先看清属于哪种交换膜类型，若
题目无说明，可依据电解质溶液中的电荷守恒判断膜的类型。
1．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，
下列说法不正确的是
A．阳极反应：
B．阴极区溶液中
浓度逐渐升高
C．理论上每消耗
，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗
，阴极室物质最多增加
2．（2024·河北·高考真题）我国科技工作者设计了如图所示的可充电
电池，以
为电解
第32 讲 电化学中的交换膜
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
质，电解液中加入1，3-丙二胺(
)以捕获
，使放电时
还原产物为
。该设计克服了
导电性差和释放
能力差的障碍，同时改善了
的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
回答下列问题。
下列说法错误的是
A．放电时，电池总反应为
B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C．充电时，电子由
电极流向阳极，
向阴极迁移
D．放电时，每转移
电子，理论上可转化
1．解答步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免
产物因发生反应而造成危险。
2．离子交换膜类型的判断方法
依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极
反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的
方向、进而确定离子交换膜的类型。
1．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点
电催化剂，用
和
电化学催
规律·方法·技巧
经典变式练
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。已知在
溶液中，
甲醛转化为
，存在平衡
。
电极上发生的电子转移反应为
。下列说法错误的是
A．电解一段时间后阳极区
减小
B．理论上生成
双极膜中有
解离
C．阳极总反应式为
D．阴极区存在反应
2．（2023·重庆·高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨
酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
1．离子交换膜的功能
使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
2．离子交换膜在电化学中的作用
(1)隔离某些物质防止发生反应。
(2)用于物质的制备。
(3)物质分离、提纯等。
3．离子交换膜的类型
离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类：
①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
②阴离子交换膜，简称阴膜，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，不允许其他阳离子和阴离子通过。
④双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复
合层间的H2O 解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-的离子源。
4．应用原理
（1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通
过孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不
能通过交换膜。
质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其他离子不能通过。
（2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。
在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指
定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。
1．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，
下列说法不正确的是
核心知识精炼
基础测评
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．阳极反应：
B．阴极区溶液中
浓度逐渐升高
C．理论上每消耗
，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗
，阴极室物质最多增加
2．（2023·河北·高考真题）我国科学家发明了一种以
和
为电极材料的新型电池，
其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料
转化为
。下列说法错误的是
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．充电时，b 电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b 电极
C．放电时，①区溶液中的
向②区迁移
D．放电时，a 电极的电极反应式为
3．（2025 高三·全国·专题练习）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，
其工作原理如图所示。
下列说法错误的是
A．加入HNO3降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH 增大
C．1 mol CH3CH2OH 被完全氧化时有6 mol O2被还原
D．负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
4．（2024·湖北·三模）盐酸羟胺(NH2OH
HCl)
﹒
是一种常见的还原剂和显像剂，工业可采用如下电化学方
法制备。装置和正极反应机理如下图所示。下列有关说法不正确的是
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．X 为H+，Y 为NH3OH+
B．含Fe 电极起到导电和催化的作用
C．Pt 电极上的反应：H2+2e-=2H+
D．消耗1molNO，有3molH+通过交换膜
5．（2024·辽宁·模拟预测）一种
双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。
已知：①M、N 均为多孔石墨烯电极；
②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含
；
③盐的水解忽略不计。
下列说法正确的是
A．充电时，Ⅱ室中
向Ⅰ室迁移
B．充电时，N 极电极反应式为
C．X 膜为阴离子交换膜，Y 膜为阳离子交换膜
D．放电时，Ⅲ室中电路上转移
电子，此时Ⅰ室中
，则起始时Ⅰ室中含有
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
6．（2024·河北·模拟预测）我国在光电催化一化学耦合烟气脱硫并进行能量转化的研究中取得重大突破，
其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．负极的电极反应为
B．右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变
C．每吸收1 mol SO2，理论上装置的总质量增加64 g
D．电子由光催化电极通过导线流向多孔电极
7．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）为实现
的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电解
装置(阴极室中注入溶有大量
且含有少量水的有机复合电解液)，该装置将
还原为CO，同时得到副
产物
和碳酸氢盐。下列说法错误的是
A．离子交换膜a 为阴离子交换膜
B．阳极反应式：
C．浓度：食盐水1>食盐水2
D．每通过2mol
，消耗22.4L
8．（23-24 高三下·湖南·阶段练习）采用惰性电极，设计双阴极三室微生物燃料电池（MFC）进行同步硝
化和反硝化脱氮产电的装置如图所示。下列说法不正确的是
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．电极N 为燃料电池的负极
B．若乙室中消耗1 mol 葡萄糖，则理论上外电路可转移24 mol 电子
C．工作过程中
由乙室分别向甲室和丙室迁移
D．丙室的好氧电极上得电子的微粒有
和
1．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点
电催化剂，用
和
电化学催化
合成甘氨酸，原理如图，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。已知在
溶液中，
甲醛转化为
，存在平衡
。
电极上发生的电子转移反应为
。下列说法错误的是
能力提升
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．电解一段时间后阳极区
减小
B．理论上生成
双极膜中有
解离
C．阳极总反应式为
D．阴极区存在反应
2．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应
速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合
高效制
的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
。下列说法错误的是
A．相同电量下
理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C．电解时
通过阴离子交换膜向b 极方向移动
D．阳极反应：
3．（2023·重庆·高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨
酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
4．（2023·浙江·高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的
是
A．电极A 接电源正极，发生氧化反应
B．电极B 的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的
溶液
D．改进设计中通过提高电极B 上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
5．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。
该装置工作时阳极无
生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为
。下列说法错误的
是
A．b 电极反应式为
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D．海水为电解池补水的速率为
6．（2023·辽宁·高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧
通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
7．（2023·全国·高考真题）用可再生能源电还原
时，采用高浓度的
抑制酸性电解液中的析氢反应
来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在
电极上
B．
从
电极迁移到
电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移
电子，阳极生成
气体(标准状况)
8．（2024·河南·模拟预测）全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。当完成储能时，
右端储液罐溶液为紫色。下列说法错误的是
离子种类
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色
A．放电时，正极颜色由黄色→蓝色
B．放电时，
由电极A→电极B
C．充电时，总反应为
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
D．充电时，阳极反应为
9．（2024·北京海淀·三模）一种新型
水介质电池，为解决环境和能源问题提供了一种新途径，其
工作示意图如下，下列说法不正确的是
A．放电时，金属锌为负极
B．放电时，
被转化为储氢物质
C．充电时，电池总反应为：
D．充电时，双极隔膜产生的
向右室移动
10．（2024·北京·三模）利用双极膜电解
制备
，捕集烟气中
，制备
。电解原理
如图所示：
已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的
解离，提供
和
。
下列说法正确的是
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．阴极反应式：
B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜
C．电路中转移
电子时共产生
D．该装置总反应的方程式为
15
