4.2.5 专题强化练9 突破隔膜在电化学中的应用-（Word同步练习）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（人教版）

**基本信息** 聚焦电化学隔膜应用，通过基础题型（原电池/电解池）、综合题型（二次电池/多池串联）、创新题型（氨基酸分离）三级分层，实现从单一原理到复杂系统再到跨学科应用的知识进阶，适配新授课巩固与能力提升。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础应用|单一隔膜原电池/电解池原理|结合双极膜锌电池等典型装置，考查离子迁移与电极反应，强化化学观念| |综合系统|隔膜在二次电池/多池串联中的作用|通过储能电池、液流电池等复杂系统，训练科学思维中的模型建构与证据推理| |创新拓展|基于电解原理的氨基酸分离实践|联系生物分离情境，培养科学探究与实践能力，体现科学态度与责任|

第四章　化学反应与电能 专题专项练 专题强化练9　突破隔膜在电化学中的应用 题型1　突破带“膜”原电池装置 1.[2026广东广州执信中学月考]我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池,其工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的H2O解离为H+和OH-,并在电场作用下分别向两极迁移,下列说法错误的是 (　　) A.“双极膜”中间层中的H+在电场作用下移向锌电极 B.催化电极的电势比锌电极的高 C.电池工作时,催化电极上发生的电极反应为10H++N+8e- N+3H2O D.催化电极表面产生0.1 mol N时,锌电极质量减少26 g 2.[2026湖北孝感高级中学测试]如图是“海水—河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响),其中a、b均为Ag/AgCl复合电极,b的电极反应式为AgCl+e- Ag+Cl-。下列说法正确的是 (　　) A.a的电极反应式为Ag-e- Ag+ B.内电路中,Na+由b极区向a极区迁移 C.工作一段时间后,两极NaCl溶液的浓度差增大 D.电路中转移1 mol e-时,理论上a极区模拟海水的质量减少58.5 g 题型2　带“膜”电解装置 3.[2026福建莆田一中月考]一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 (　　) A.Ⅱ为阳离子交换膜 B.电极a附近溶液的pH减小 C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-+e- [Fe(CN)6]3- D.若海水用NaCl溶液模拟,则每脱除58.5 g NaCl,理论上可回收1 mol LiCl 4.[2026黑龙江哈尔滨三中期中]在催化剂作用下,利用电化学原理将CO2转化为含碳化合物X,装置如图1所示。相同条件下,恒定通过电解池的电量,测得生成不同含碳化合物X的法拉第效率(FE%)随电压的变化如图2所示。下列说法正确的是 (　　) 图1 图2 FE%=×100%,其中QX=nF,n表示电解生成含碳化合物X所转移电子的物质的量,F表示法拉第常数。 A.装置工作时,阴极室溶液pH逐渐减小 B.U1 V时,M电极上的还原产物为H2 C.U2 V时,阴极室消耗气体与阳极室产生气体的物质的量之比为2∶1 D.U3 V时,测得生成的n(CH4)∶n(C2H4)=7∶4,则x=40 题型3　带“膜”二次电池 5.[2026江苏扬州期中]某储能电池的工作原理如图所示,溶液中c(H+)=2.0 mol·L-1,阴离子为S,a、b均为惰性电极,充电过程中左槽溶液颜色由蓝色变为黄色。下列叙述正确的是 (　　) A.当右槽溶液颜色由绿色变为紫色时,电池中的能量转化形式为化学能转化为电能 B.储能电池a、b两极间的电解质溶液中通过电子的定向移动形成闭合回路 C.充电过程中,a极的电极反应式为VO2+-e-+H2O V+2H+ D.放电时,H+从左槽通过质子交换膜进入右槽 题型4　带膜“多池”串联装置 6.[2025河北衡水二中月考]锌溴液流电池具有高能量密度和长循环寿命的特点,适用于储能系统,其反应的化学方程式为Zn+Br2 ZnBr2,装置如图所示,其中Q·Br-能与单质溴结合生成Q·B。下列说法错误的是 (　　) A.正、负极电解液均为溴化锌溶液 B.Q·Br-能有效防止溴的挥发 C.充电时,阳极的电极反应式为2Br--2e-+Q·Br- Q·B D.为防止电池自放电,隔膜应为阴离子交换膜 创新题型 创新点　利用电解原理分离氨基酸 7.[2026山东省实验中学期中]调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子存在,两性离子整体呈电中性,此时溶液的pH为该氨基酸的pI(等电点)。 已知:常温下,谷氨酸的pI为3.22,丙氨酸的pI为6.02,赖氨酸的pI为9.74。 利用如图装置分离这三种氨基酸,a、b为离子交换膜,电极均为惰性电极。下列说法正确的是 (　　) A.阳极的电极反应式为2H2O+4e- 4H++O2↑ B.a为阴离子交换膜,b为阳离子交换膜 C.原料室的pH应控制在9.74 D.在产品室1中,可以收集到谷氨酸 答案与分层梯度式解析 第四章　化学反应与电能 专题专项练 专题强化练9　突破隔膜在电化学中的应用 1.A　锌电极为负极,电极反应为Zn-2e-+4OH- [Zn(OH)4]2-,催化电极为正极,电极反应为10H++N+8e- N+3H2O,H+移向催化电极,催化电极的电势比锌电极的高,A错误,B、C正确;催化电极表面产生0.1 mol N时,转移0.8 mol e-,反应0.4 mol Zn,锌电极质量减少0.4 mol×65 g/mol=26 g,D正确。 2.D　根据图中电子的移动方向判断a为原电池的负极,电极反应式为Ag-e-+Cl- AgCl,A错误;b为原电池的正极,Na+由a极区向b极区迁移,工作一段时间后,模拟海水区NaCl溶液的浓度减小,模拟河水区NaCl溶液的浓度增大,两极NaCl溶液的浓度差减小,B、C错误;电路中转移1 mol e-时,负极上有1 mol Cl-与Ag+结合生成AgCl,同时有1 mol Na+透过阳离子交换膜移入模拟河水区,理论上a极区模拟海水的质量减少58.5 g,D正确。 3.D　该装置为电解池,电极a与外接电源负极相连作阴极,发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-;电极b与外接电源正极相连作阳极,发生氧化反应,电极反应式为[Fe(CN)6]4--e- [Fe(CN)6]3-;该电解池工作时可以实现海水淡化,并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素,电解池中阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,阳极区有大量Li+,所以阳极区的Li+通过离子交换膜Ⅲ向左移动,Cl-通过离子交换膜Ⅱ向右移动,在离子交换膜Ⅱ、Ⅲ之间得到LiCl,同时要淡化海水,所以Na+通过离子交换膜Ⅰ向左移动,故离子交换膜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜。由上述分析可知,A、C错误;电极a上有OH-生成,电极a附近溶液的pH增大,B错误;58.5 g NaCl的物质的量为=1 mol,脱除1 mol NaCl需迁移1 mol Li+和1 mol Cl-,则理论上可回收1 mol LiCl,D正确。 4.B　KHCO3溶液呈弱碱性,装置工作时,M电极上CO2得电子生成含碳化合物X,该过程中消耗H+,阴极室溶液pH不可能减小,A错误;当电解电压为U1 V时,电解过程中含碳化合物的FE%均为0,H2O在阴极放电生成H2,B正确;当电解电压为U2 V时,含碳化合物为HCOO-且FE%较低,即CO2、H2O同时在阴极放电,阴极室消耗气体与阳极室产生气体的物质的量之比不是2∶1,C错误;当电解电压为U3 V时,CO2~CH4~8e-,2CO2~C2H4~12e-,当电解生成的n(CH4)∶n(C2H4)=7∶4时,可建立等式=,x=42(解题技法),D错误。  5.C　 当右槽溶液颜色由绿色变为紫色,V3+得到电子,化合价降低,发生还原反应,b为阴极,此时的能量转化形式为电能转化为化学能,A项错误;储能电池a、b两极间的电解质溶液中通过离子的定向移动形成闭合回路,B项错误;充电过程中,a为阳极,VO2+失去电子变成V,电极反应式为VO2+-e-+H2O V+2H+,C项正确;放电过程中H+移向正极,即从右槽通过质子交换膜进入左槽,D项错误。 6.D　根据电池反应的化学方程式Zn+Br2 ZnBr2可知,正、负极电解液均为溴化锌溶液,A正确;Q·Br-能与单质溴结合生成Q·B,能有效防止溴挥发,B正确;充电时Br-在阳极放电,再与Q·Br-结合,阳极的电极反应式为2Br--2e-+Q·Br- Q·B,C正确;生成的Q·B向负极扩散,与负极的锌发生反应造成自放电,为防止Q·B向负极移动,隔膜应为阳离子交换膜,D错误。 7.D　 阳极室电解H2SO4溶液,电极反应式为2H2O-4e- 4H++O2↑,阴极室电解NaOH溶液,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,H+经a膜进入产品室1,OH-经b膜进入产品室2,则a膜为阳离子交换膜,b膜为阴离子交换膜,A、B错误;结合三种氨基酸的pI知,产品室1溶液显酸性,收集到谷氨酸,产品室2溶液显碱性,收集到赖氨酸,丙氨酸留在原料室,原料室的pH应控制在6.02,C错误、D正确。 7 学科网（北京）股份有限公司 $