【精准解析】2021高考化学（江苏专用）突破特训：专题6专题讲座三隔膜在电化学中的功能

3.0 envi 2024-11-20 4 4 566.03KB 7 页 3知币

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专题讲座三　隔膜在电化学中的功能

1．常见的隔膜

隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：

(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。

2．隔膜的作用

(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。

(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

3．离子交换膜选择的依据

离子的定向移动。

4．离子交换膜的应用

(1)用下面的装置制取 NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷？

答案　缺陷 1：Cl2和H2混合而引起爆炸；

缺陷 2：Cl2与NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量。

(2)用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？

答案　①平衡电荷，形成闭合回路；

②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；

③避免Cl2与NaOH 反应生成 NaClO，影响 NaOH 的产量；

④避免Cl－进入阴极区导致制得的 NaOH 不纯。

题组一　离子交换膜在原电池中的应用

1．已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两

个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。

下列说法正确的是(　　)

A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同

B．能量转化形式不同

C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率

D．5 min 后，Ⅰ、Ⅱ中都只含 1种溶质

答案　C

解析　Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应、负极反应和正极反应

式相同，A项错误；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能， B项错误；Ⅰ装置

中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电

路)，电流效率降低，而Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电

过程中交换膜左侧负极的电极反应式为 Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多，右侧正极的电极反

应式为 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷过剩，Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ

装置， C正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中交换膜左侧生

成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。

2．(2020·广州一模)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是 (

)

A．该装置能实现化学能 100%转化为电能

B．电子移动方向为：a极→b极→质子交换膜→a极

C．a电极的电极反应式为：

CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋

D．当 b电极消耗 22.4 L O2时，质子交换膜有 4 mol H＋通过

答案　C

解析　A项，化学能转化为热能和电能，不可能 100%转化为电能，错误；B项，电子不能经

过电解质溶液，所以电子由 a极――→b 极，错误；C项，a为负极，发生氧化反应，电极反

应式为：CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，正确；D项，状况不知，无法由体积求物

质的量，所以通过 H＋的物质的量不知，错误。

3．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。某电动汽车使用的是

钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导 Li＋的高分子材料，隔膜

只允许 Li＋通过，电池反应式为 LixC6＋Li1－xCoO2C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是(

)

A．放电时，正极锂的化合价未发生改变

B．充电时 Li＋移动方向：左室→右室

C．放电时负极的电极反应式：LixC6－xe－===C6＋xLi＋

D．充电时阳极的电极反应式：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2

答案　BD

解析　放电时，负极的电极反应式为 LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极的电极反应式为 Li1－

xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，放电时正极上钴的化合价降低、锂的化合价不变，A、C项正

确；充电时左侧为阴极，右侧为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳离子由阳极移向阴极，

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