1.3 第4课时 离子交换膜在电化学中的应用(拓展课)(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修1（鲁科版）

该高中化学课件聚焦离子交换膜在电化学中的应用，从离子交换膜的分类、三类应用实例切入，衔接原电池与电解池知识，通过单膜双室到四膜五室装置类型构建学习支架，帮助学生逐步掌握复杂电化学系统分析方法。 其亮点在于构建“电极反应-离子移动-膜类型判断”解题思维模型，结合氯碱工业、废水处理等真实情境实例，渗透科学思维中的模型建构与证据推理。通过典例解析与多维训练，学生提升电化学问题解决能力，教师可直接用于拓展教学，提高课堂效率。

第四课时　离子交换膜在电化学中的应用(拓展课) 一、掌握解题必备知能 二、构建解题思维模型 课时跟踪检测 目录 一、掌握解题必备知能 (一)离子交换膜的分类与应用 (二)三类交换膜应用实例 1.阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过) 装置图 说明 锌铜原电池 ①负极反应式：Zn- 2e-==Zn2+ ②正极反应式：Cu2++2e-==Cu ③Zn2+通过阳离子交换膜进入正极区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极 2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过) 装置图 说明 以Pt为电极电解淀粉⁃KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ①阴极反应式：2H2O+2e-==H2↑+2OH- ②阳极反应式：2I--2e-==I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应。3I2+6OH-==I+5I-+3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极 3.质子交换膜(只允许H+和水分子通过) 装置图 说明 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 ①阴极反应式：2H++2e-==H2↑ ②阳极反应式： CH3COOH-8e-+2H2O==2CO2↑+8H+ ③阳极产生的H+通过质子交换膜移向阴极 ④H+→透过质子交换膜→电解池的阴极 (三)常见带离子交换膜的四类装置 多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到物质制备、浓缩、净化、提纯的目的。 类型1　单膜双室 带阳离子交换膜的氯碱工业电解模型： 分析如下： 此时，阳离子交换膜的作用是平衡电荷，形成闭合回路；防止Cl2和H2混合而引起爆炸；避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；避免Cl-进入阴极区导致制得的NaOH不纯。 类型2　双膜三室 水溶液中电解制备金属钴的装置示意图 分析如下： 判断电极名称 书写电极反应 检查离子浓度变化 确定膜(或离子移动方向) 阳极(石墨) 2H2O-4e-==O2↑+4H+ Ⅰ室c(H+)增大， 即c(阳离子)增大 H+通过阳离子交换膜由Ⅰ室移向Ⅱ室 阴极(Co) Co2++2e-==Co Ⅲ室阴离子电荷数大于阳离子电荷数 Cl-通过阴离子交换膜由Ⅲ室移向Ⅱ室 类型3　三膜四室 以四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例，其工作原理如图所示： 分析如下： 判断电极 名称 书写电极反应 检查离子浓度变化 确定膜(或离子移动方向) 阳极(a) 2H2O-4e-==O2↑+4H+ 阳极室c(H+)增大，即c(阳离子)增大 H+通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2P通过阴离子交换膜进入产品室 阴极(b) 4H2O+4e-==2H2↑+4OH- 阴极室c(OH-)增大，即c(阴离子)增大 原料室中的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室 类型4　四膜五室 海水中除含有钠、氯等元素，还含有钙、镁、钾、硫酸根离子等。现利用“电渗析法”对海水进行淡化，技术原理如图： 　分析如下： 判断电极名称 书写电极反应 检查离子浓度变化 确定膜(或离子移动方向) 阳极(甲) 2Cl--2e-==Cl2↑ 甲室c(Cl-)减小， 即c(阴离子)减小 Na+等阳离子通过阳离子交换膜由甲室移向乙室 阴极(戊) 2H2O+2e-== H2↑+2OH- 戊室c(OH-)增大，即c(阴离子)增大 OH-等阴离子通过阴离子交换膜由戊室移向丁室 二、构建解题思维模型 [典例]　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Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是 (　　) A.b电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH- 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2x mol·h-1 √ [解析]　根据题图，b电极与电源负极相连，为阴极，电解质溶液呈碱性，故阴极反应式为2H2O+2e-==2OH-+H2↑，A正确；已知该装置工作时阳极无氯气生成，则阳极反应式为4OH--4e-==2H2O+O2↑，又阳极KOH溶液的浓度不变，则需要OH-由阴极移向阳极，故离子交换膜为阴离子交换膜，B正确；动能高的水分子可以穿过PTFE膜，C正确；由阴、阳极反应式可知，电解总反应式为2H2O 2H2↑+O2↑，已知电解生成氢气的速率为x mol·h-1，则海水为电解池补水的速率也为x mol·h-1，D错误。 |思维建模|离子交换膜类型的判断方法 根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型，判断时首先写出阴、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，因该电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向，进而确定离子交换膜的类型，如电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，则阴极区生成H2和OH-，阳极区域的Na+穿过离子交换膜进入阴极室，与OH-结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。 √ 1.(2024·重庆卷)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是 (　　) A.电解时电极N上产生OH- B.电解时电极M上发生氧化反应 C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为2CO2+2H2O 2HCOOH+O2 题点多维训练 解析：电极M上CO2转化为HCOO-，发生还原反应：CO2+2e-+H2O==HCOO-+OH-，为阴极；电极N上H2O转化为O2，发生氧化反应：2H2O-4e-==O2↑+4H+，为阳极；阴极室HCOO-、OH-透过阴离子交换膜进入中间室，阳极室H+透过阳离子交换膜进入中间室，HCOO-和H+结合为HCOOH。电解时电极N上发生反应2H2O-4e-==O2↑+4H+，产生H+，A项错误；由分析知，电解时电极M上发生还原反应，B项错误；由分析知，阳离子交换膜只有H+通过，C项错误；根据阳极反应2H2O-4e-==O2↑+4H+，阴极反应CO2+2e-+H2O==HCOO-+OH-，可得总反应为2CO2+2H2O 2HCOOH+O2，D项正确。 √ 2.某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板做阴、阳极，工作原理如图所示。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是 (　　) A.阴极区发生的电极反应包括：2H++2e-==H2↑ B.还原Cr2的主要方式是Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O C.废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率 D.电解槽工作时，Cr2通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室 解析：耐酸电解槽用铁板做阴、阳极，在阴极区，H+得电子，发生的电极反应包括：2H++2e-==H2↑，A正确；在阳极区，Fe失电子生成的Fe2+还原Cr2，主要方式是Cr2+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，B正确；若废水的pH过高，会直接与Fe2+反应生成Fe(OH)2沉淀，影响Cr2的还原，若pH过低，会将Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都会降低铬的去除率，C正确；电解槽工作时，因为Cr2要进入阳极区被Fe2+还原，所以Cr2通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D错误。 √ 3.(2025·武汉高二期末)双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2O解离成H+和OH-，并分别通过离子交换膜向两侧发生迁移，除此以外，双极膜中不存在其他离子进出情况。工业上通过NaBr溶液的电渗析制备HBr溶液和NaOH溶液的装置如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.出口4的产物为HBr溶液 B.出口1的溶液一定显碱性 C.出口5的溶液中可能含Br- D.出口2溶质浓度比交换室1进口循环液的要小 解析：由题意及图可知，出口4的产物为HBr溶液，故A正确；出口1的溶液为硫酸钠溶液，为强酸强碱盐，为中性，故B错误；出口5的溶液为硫酸钠溶液，Br-不能透过双极膜，故不含Br-，故C错误；由于在交换室1生成NaOH，故出口2溶质浓度比交换室1进口循环液的要大，故D错误。 4.氢氧化钾是重要的工业产品，工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。 (1)该电解槽的阳极反应式是______________________。  (2)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述其原因：______________ ________________________。  (3)除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口____(填“A”或“B”)导出。  4OH--4e-==2H2O+O2↑ H+放电，促进 水的电离，OH-浓度增大 B 解析：根据电解原理，阳极应是OH-失电子，所以电极反应式为4OH--4e-==2H2O+O2↑，而阴极为H+放电，促进水的电离，使OH-浓度增大，所以pH增大。根据阳离子交换膜的特点，K+可从阳极区进入阴极区和OH-组成KOH，从而可在阴极区得到纯的KOH，故液体应从B口导出。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 一、选择题 1.以电解饱和食盐水为基础的“氯碱工业”是目前化学工业的重要支柱之一，原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.不可以使用阴离子交换膜，否则产品会有损失 B.阴极区消耗的是水，但进料为稀NaOH溶液，目的是增强导电性 C.阴极的电极反应式为2H++2e-==H2↑或2H2O+2e-==H2↑+2OH- D.两极实际收集到的气体体积相等 15 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 解析：为防止阳极生成的氯气与OH-发生反应，所以离子交换膜为阳离子交换膜，A正确；右侧阴极电极反应式为2H++2e-==H2↑，阴极区消耗的是水，但进料为稀NaOH溶液，目的是增强导电性，B正确；右侧阴极氢离子得电子发生还原反应，C正确；电解饱和食盐水时氯离子在阳极放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-==Cl2↑，右侧阴极2H++2e-==H2↑，理论上产生的气体体积相等，但是二者的溶解度不同，两极实际收集到的气体体积不相等，D错误。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 2.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是 (　　) A.若直流电源为铅蓄电池，则b极为Pb B.阳极反应式为ClO2+e-==Cl C.交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2 D.制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移 15 14 16 解析：二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅蓄电池，则b极为正极，应该是PbO2，故A错误；由总反应式2ClO2+2NaCl==2NaClO2+Cl2知，交换膜左边NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误，C正确；Na+由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 3.我国科学家在太阳能光电催化—化学耦合分解H2S研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A.该装置的总反应为H2S H2+S B.能量转化方式主要为“光能→电能→化学能” C.a极上发生的电极反应为Fe2+-e-==Fe3+ D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：该装置发生的有关反应为H2S+2Fe3+==2H++S+2Fe2+(a极区)、Fe2+-e-==F(a极)、2H++2e-==H2↑(b极)，结合反应条件得到总反应为H2S H2+S，A、C正确；该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，B正确；a极区涉及两步反应，第一步利用氧化性强的F高效捕获H2S得到硫和还原性的Fe2+，第二步是还原性的Fe2+在a极表面失去电子生成氧化性强的Fe3+，这两步反应反复循环进行，所以a极区无需补充含Fe3+和Fe2+的溶液，D错误。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 4.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的N，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A.阳极室溶液由无色变成棕黄色 B.阴极的电极反应式为4OH--4e-==2H2O+O2↑ C.电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高 D.电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4 15 14 16 解析：Fe与电源正极相连为阳极，失电子发生氧化反应生成Fe2+，故溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H+发生还原反应：2H++2e-==H2↑，B项错误；根据阴极上发生的电极反应知，阴极消耗H+，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，阴极室溶液中的溶质可能有很多种，比如(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4等，D项错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 5.化学研究人员开发出一种生产石灰乳的绿色工艺，其装置如下图所示。装置工作时，下列说法错误的是 (　　) A.化学能转变为电能 B.X膜为阳离子交换膜 C.电解一段时间后，b极附近c(OH-)增大 D.a极上的电极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑ 15 14 解析：该装置是电解池，将电能转变为化学能，A项错误；根据图中信息，左侧加入碳酸钙，中间生成氢氧化钙，左侧生成钙离子向中间移动，则X膜为阳离子交换膜，B项正确；阴极的电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，生成OH-，故b极附近c(OH-)变大，C项正确；a极上水中氢氧根失去电子生成氧气，电极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑，产生的氢离子溶解碳酸钙，D项正确。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 6.(2025·成都高二期中)现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解NaB(OH)4溶液可制备H3BO3，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.NaB(OH)4中B的化合价为+3价 B.N室发生的电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH- C.去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响H3BO3的纯度 D.a、c膜均为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜 15 14 解析：NaB(OH)4中Na元素为+1价，氢氧根为-1价，则B的化合价为+3价，故A正确；N室为阴极室，反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，故B正确；去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，则所得的产品会混有硫酸，则影响H3BO3的纯度，故C错误；根据以上分析，a、c膜均为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，故D正确。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 3 7.(2025·郑州高二期末)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是 (　　) A.X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极 B.阳极反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑ C.图中的b>a D.该过程中的产品主要为H2SO4和H2 15 14 解析：根据Na+和S的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，电极反应为2H++2e-==H2↑，Pt(Ⅱ)为阳极，电极反应为HS+H2O-2e-==S+3H+、S-2e-+H2O==S+2H+。 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 15 14 8.在电镀车间的含铬酸性废水中，铬的存在形式有Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)两种，其中Cr(Ⅵ)的毒性最大。电解法处理含铬废水的装置示意图如图，铬最终以Cr(OH)3沉淀除去。下列说法正确的是 (　　) A.Fe为阳极，反应为Fe-2e-==Fe2+ B.阴极反应为Cr2+7H2O+6e-==2Cr(OH)3↓+8OH- C.阳极每转移3 mol电子，可处理Cr(Ⅵ)物质的量为1 mol D.离子交换膜为质子交换膜，只允许H+穿过 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)处理是通过转化为Cr(OH)3处理，由题图可知，同时还生成Fe(OH)3，据此推测铁棒是阳极，电极反应式为Fe-2e-==Fe2+，Fe2+再与Cr2发生氧化还原反应生成Fe3+和Cr3+，A正确；石墨棒是阴极，电极反应为2H2O+2e-==2OH-+H2↑，电解质溶液中发生反应：Cr3++3OH-==Cr(OH)3↓，Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓，B错误；阳极转移3 mol电子，生成1.5 mol Fe2+，Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ)，据得失电子守恒可知，可处理Cr(Ⅵ)的物质的量为0.5 mol，C错误；石墨电极上反应生成OH-，左侧废水中Cr3+、Fe3+透过离子交换膜移向右侧，反应生成Cr(OH)3和Fe(OH)3，故离子交换膜为阳离子交换膜，D错误。 15 14 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 9.利用反应6NO2+8NH3==7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是 (　　) A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C.电极A的反应式为2NH3-6e-==N2+6H+ D.当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：由反应6NO2+8NH3==7N2+12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，电极B为正极，电流由正极经导线流向负极，故A正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与OH-反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3-6e-+6OH-==N2+6H2O，故C错误；当有4.48 L即0.2 mol NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.2 mol×(4-0)=0.8 mol，故D正确。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 √ 15 14 10.(2025·南昌高二期末)通过电解法(电极均为惰性)分离NaHSO3与Na2SO3的混合物，其装置如图。下列说法不正确的是 (　　) A.阳极的电极反应式为2H2O-4e-==4H++O2↑ B.阳极区c(H+)增大，H+由a室经阳离子交换膜进入b室 C.外电路每转移0.2 mol电子，有0.2 mol Na+从b室进入c室 D.c室得到Na2SO3的原因是OH-+HS==H2O+S 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：阳极的电极反应为2H2O-4e-==4H++O2↑，A正确；阳极区H2O放电生成H+，则c(H+)增大，电解池中阳离子通过阳离子交换膜向阴极移动，则H+由a室经阳离子交换膜进入b室，B正确；外电路每转移0.2 mol电子，不仅有Na+转移，还有H+转移，C不正确；c室中产生Na2SO3，溶液为碱性，则c室得到Na2SO3的原因是OH-+HS==H2O+S，D正确。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 11.在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含SO2的烟气，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.阴极电极反应式为O2+2e-+2H+==2·OH C.每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol H+透过膜a D.若·OH只与苯酚和SO2反应，则参加反应的苯酚和SO2物质的量之比为1∶14 15 14 √ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：M极上O2得电子生成羟基自由基(·OH)，说明M极为阴极，连接电源的负极，N极为阳极，故电势：N电极>M电极，A正确；M为阴极，阴极上O2得电子生成羟基自由基(·OH)，电极反应式为O2+2e-+2H+==2·OH，B正确；1 mol苯酚转化为CO2，转移28 mol电子，每处理9.4 g苯酚(即0.1 mol)，理论上有2.8 mol电子转移，则有2.8 mol H+透过膜b，C错误；若·OH只与苯酚和SO2反应，转移电子数之比为28∶2，则参加反应的苯酚和SO2物质的量之比为1∶14，D正确。 15 14 16 12 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 12.水系Zn⁃CO2电池在碳循环方面具有广阔的应用前景。该电池的示意图如图，其中双极膜在工作时催化H2O解离为H+和OH-，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是 (　　) A.放电时，Zn电极为负极，发生还原反应 B.充电时，OH-从Zn电极通过双极膜到达催化电极发生反应 C.放电时，催化电极上的反应为CO2+2H++2e-==CO+H2O D.充电时，Zn电极上的反应为Zn2++2e-==Zn 15 14 16 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 3 解析：由图知，该电池在放电时，Zn作负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-+4OH-==Zn(OH，催化电极作为正极得电子，发生还原反应，电极反应式为CO2+2H++2e-==CO+H2O，充电时，Zn作为阴极，双极膜在工作时催化H2O解离为H+和OH-，氢离子移向阴极，电极反应式为Zn(OH+4H++2e-==Zn+4H2O，催化电极为阳极，双极膜在工作时催化H2O解离为H+和OH-，氢氧根移向阳极，电极反应式为CO+2OH--2e-==CO2+H2O，据此回答。由分析知，放电时，Zn电极为负极，发生氧化反应，A错误；充电时，OH-从双极膜向催化电极移动，并发生反应，B错误；放电时，催化电极上的反应为CO2+2H++2e-==CO+H2O，C正确；充电时，Zn电极上的反应为Zn(OH+4H++2e-==Zn+4H2O，D错误。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 13.(2024·广西卷)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 (　) A.外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23 g B.充电时，阳极电极反应为Na3V2(PO4)3-xe-==Na3-xV2(PO4)3+xNa+ C.放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D.电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 15 14 √ 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：外电路通过1 mol电子时，负极上1 mol Na+脱嵌，质量减少23 g，正极上1 mol Na+嵌入，质量增加23 g，两电极质量变化的差为46 g，A项错误；充电时阳极上发生反应Na3V2(PO4)3-xe-==Na3-xV2(PO4)3+xNa+，B项正确；放电时电池的总反应方程式为xNa+Na3-xV2(PO4)3==Na3V2(PO4)3，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变，C项正确；Na能与水反应，电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D项正确。 15 14 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 14.浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠。若用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是 (　　) A.电极a应与Ag(Ⅰ)相连 B.电渗析装置中膜a为阳离子交换膜 C.电渗析过程中左、右室中NaOH和H2SO4的浓度均增大 D.电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4 g NaH2PO4 14 15 16 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，由于右侧AgNO3的浓度大，则Ag(Ⅰ)为负极，Ag(Ⅱ)为正极；电渗析法制备磷酸二氢钠，右室中的氢离子通过膜b进入中间室，中间室中的钠离子通过膜a进入左室，则电极a为阴极，电极b为阳极；电极a应与Ag(Ⅰ)相连，A正确；中间室中的钠离子通过膜a进入左室，膜a为阳离子交换膜，B正确；阳极中的水失电子电解生成氧气和氢离子，氢离子通过膜b进入中间室，消耗水，硫酸的浓度增大；阴极水得电子电解生成氢气，中间室中的钠离子通过膜a进入左室，NaOH的浓度增大，C正确；电池从开始到停止放电时，则浓差电池两边的AgNO3浓度相等，即都为 3 mol·L-1，改变量为0.01 L×(3-1) mol·L-1=0.02 mol，所以正极析出0.02 mol银，电路中转移0.02 mol电子，电渗析装置生成0.01 mol NaH2PO4，质量为1.2 g，D错误。 14 15 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 二、非选择题 15.(8分)(1)制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_____________________。电解后，___室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到Na2S2O5。  14 15 解析：根据装置图可知，左侧为阳极，溶质为H2SO4，实际放电的是水电离出的OH-，电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+。电解过程中，阳离子(H+)向右侧移动，则a室中S+H+==HS，NaHSO3浓度增大。 2H2O-4e-==O2↑+4H+ a 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 (2)KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式：______________________。  ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_____，其迁移方向是__________________。  14 15 解析：①观察电解装置图知，惰性电极a为阳极，惰性电极b为阴极，在碱性条件下，阴极的电极反应式为2H2O+2e-==H2↑+2OH-。 2H2O+2e-==2OH-+H2↑ K+ 由阳极区到阴极区 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 16.(13分)(2025·邢台开学考)Li⁃SO2Cl2电池可作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应方程式为2Li+SO2Cl2==2LiCl+SO2↑。 回答下列问题： (1)Li电极是______(填“正极”或“负极”)，C电极上的电极反应为 _______________________。  14 15 16 负极 SO2Cl2+2e-==2Cl-+SO2↑ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 解析：图中左侧电池为原电池，右侧电池为电解池。在原电池中，Li电极为负极，C电极为正极；右侧电池中，因为要在产品室中获得Ni(H2PO2)2，所以镍电极为阳极，不锈钢电极为阴极。Ni2+透过膜a进入产品室，则膜a为阳离子交换膜；Ⅲ室中的H2P透过膜b进入产品室，则膜b为阴离子交换膜；Ⅲ室中的Na+透过膜c进入Ⅳ室，则膜c为阳离子交换膜。(1)Li电极是负极，C电极(正极)上SOCl2获得电子生成SO2和Cl-，电极反应为SO2Cl2+2e-==2Cl-+SO2↑。 14 15 16 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 16.(13分)(2025·邢台开学考)Li⁃SO2Cl2电池可作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应方程式为2Li+SO2Cl2==2LiCl+SO2↑。 (2)Li电极与_______(填“镍”或“不锈钢”)相连，膜c为________交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)。  14 15 16 解析：因为镍电极为阳极，不锈钢电极为阴极，则Li电极与不锈钢相连，膜c为阳离子交换膜。 不锈钢 阳离子 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 16.(13分)(2025·邢台开学考)Li⁃SO2Cl2电池可作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应方程式为2Li+SO2Cl2==2LiCl+SO2↑。 (3)电解一段时间后，Ⅳ室中氢氧化钠溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。  14 15 16 解析：Ⅳ室中，H2O得电子生成H2和OH-，Na+从Ⅲ室进入Ⅳ室，则电解一段时间后，Ⅳ室中氢氧化钠溶液浓度将增大。 增大 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 16.(13分)(2025·邢台开学考)Li⁃SO2Cl2电池可作为电源电解制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应方程式为2Li+SO2Cl2==2LiCl+SO2↑。 (4)理论上产品室每获得283.5 g的Ni(H2PO2)2，Li电极的质量减少____ g。  14 15 16 解析：283.5 g Ni(H2PO2)2的物质的量为=1.5 mol，则线路中转移电子3 mol，Li电极上失电子的Li为3 mol，质量减少3 mol×7 g·mol-1=21 g。 21 $$