备考2024届高考化学一轮复习强化训练第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护模型建构__电化学中的离子交换膜

这是一份备考2024届高考化学一轮复习强化训练第六章化学反应与能量变化第6讲电解池工作原理的常规应用及金属的腐蚀与防护模型建构__电化学中的离子交换膜，共3页。试卷主要包含了交换膜类型及特点，离子迁移方向的判断等内容，欢迎下载使用。

1.交换膜类型及特点
2.离子迁移方向的判断
1.利用电解原理制备物质可分为两个类型：
解析 ①根据离子从“浓→稀”移向“稀→浓”可知，中间室中的An＋移向左侧，Bm－移向右侧，则膜1是阳离子交换膜，膜2是阴离子交换膜。②根据离子从“原料区”移向“产品区”可知，左侧的An＋移向中间室，右侧的Ya－移向中间室，An＋和Ya－结合成产物AaYn，则膜3为阳离子交换膜，膜4为阴离子交换膜。
2.[2024济南模拟]双极膜（BPM）是一种由阴、阳离子交换膜和中间亲水层组成的离子交换复合膜，在直流电场作用下，中间界面层的水发生解离，在膜两侧分别得到H＋和OH－。利用如图装置可去除葡萄酒中部分酒石酸钾（2，3－二羟基丁二酸钾），以稳定产品。下列说法正确的是（ B ）
A.膜M为阳离子交换膜
B.装置工作时b池产物中含不对称碳原子
C.用此方法处理过的葡萄酒pH增大
D.通过各层离子交换膜的微粒数目完全相同
解析 左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，去除葡萄酒中部分酒石酸钾，酒石酸根离子通过膜M向b池移动，K＋通过膜N向d池移动，则膜M为阴离子交换膜，膜N为阳离子交换膜；左侧双极膜中解离出的OH－向a池移动，H＋向b池移动，则b池得到酒石酸；右侧双极膜解离出的H＋向e池移动，OH－向d池移动，则d池得到KOH。膜M为阴离子交换膜，A项错误；装置工作时b池产物为HOOCCOOH，连有羟基的碳原子为手性碳原子，B项正确；酒石酸钾水解使溶液呈碱性，用此方法处理过的葡萄酒中酒石酸钾浓度降低，溶液pH减小，C项错误；通过各层离子交换膜的电量相等，但酒石酸根离子带2个单位电荷，而K＋、H＋、OH－带1个单位电荷，所以通过各层离子交换膜的微粒数不完全相同，D项错误。
3.[2023四川攀枝花模拟]在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迁移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaCO3而矿化封存，减少碳排放，同时得到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是（ D ）
A.CaCO3在碱室形成
B.两个双极膜中间层中的H2O解离出的H＋均向右移动
C.向碱室中加入NaHCO3固体，有利于CO2的矿化封存
D.b极为阳极，电极反应式为4OH－－4e－O2↑＋2H2O
解析 由各室产物可知，Cl－、H＋移向酸室得到高浓度盐酸，CO32－移向中间室生成CaCO3，A项错误。右侧双极膜中间层的H2O解离出的H＋进入酸室形成盐酸，左侧双极膜中间层中的H2O解离出的H＋左移，在电极a上发生还原反应生成H2，两个双极膜中间层中的H2O解离出的H＋均向左移动，B项错误。碱室中二氧化碳和碱反应生成CO32－，CO32－通过阴离子交换膜进入中间室，与Ca2＋结合形成碳酸钙，向碱室中加入NaHCO3固体会消耗OH－而不利于CO2的吸收，C项错误。右侧双极膜中间层中的H2O解离出的OH－右移，电极b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－O2↑＋2H2O，D项正确。交换膜类型
阳膜
阴膜
双极膜
特定的交换膜
允许通过的离子及移动方向
阳离子移向原电池的正极（电解池的阴极）
阴离子移向原电池的负极（电解池的阳极）
中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池的正极（电解池的阴极），OH－移向原电池的负极（电解池的阳极）
只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H＋通过，氯离子交换膜只允许Cl－通过
通性
无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极
离子从“生成区”移向“消耗区”
电解CO2制HCOOH的原理如图所示
右侧：通入CO2，生成HCOO－，发生还原反应，多孔锡作阴极，电极反应为[1] CO2＋H＋＋2e－HCOO－ ，消耗H＋。
左侧：Pt片作阳极，水电离产生的OH－放电，电极反应为[2] 2H2O－4e－O2↑＋4H＋ ，生成H＋。
离子移动方向：H＋通过质子交换膜从左侧移向右侧
离子从“浓→稀”的溶液区移出，移向“稀→浓”的溶液区
电化学制备K2Cr2O7的原理如图所示，其中a、b均为石墨电极
左侧：“稀→浓”的溶液区，则右侧的K＋通过K＋交换膜移向左侧，a极为阴极，电极反应为[3] 2H2O＋2e－2OH－＋H2↑ ，产生的OH－结合移入的K＋生成KOH。
右侧：b极为阳极，电极反应为[4] 2H2O－4e－4H＋＋O2↑ ，促使溶液中的反应2CrO42－＋2H＋⇌Cr2O72－＋H2O正向进行，生成K2Cr2O7
离子从“原料区”移向“产物区”
电解Na[B（OH）4]溶液制备H3BO3的原理如图所示
M室为阳极室，电极反应为[5] 2H2O－4e－O2↑＋4H＋ ，N室为阴极室，电极反应为[6] 2H2O＋2e－H2↑＋2OH－ ，原料室中的阴离子[B（OH）4]－通过b膜进入产品室，发生的反应为[7] [B（OH）4]－＋H＋H3BO3＋H2O ，Na＋通过c膜进入N室，M室中氢离子通过a膜进入产品室，a膜、c膜为[8] 阳 离子交换膜，b膜为[9] 阴 离子交换膜
“解离”型
电解池
构造
膜类型
①膜1： 阳离子交换膜 ；膜2： 阴离子交换膜
“组合”型
电解池
构造
膜类型
②膜3： 阳离子交换膜 ；膜4： 阴离子交换膜