拓展微课9 电化学装置中的离子交换膜(Word讲义)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

拓展微课9　电化学装置中的离子交换膜 例　C　[解析] 该储能电池放电时,Pb为负极,失电子结合硫酸根离子生成PbSO4,则多孔碳电极为正极,正极上Fe3+得电子转化为Fe2+;充电时,多孔碳电极为阳极,Fe2+失电子生成Fe3+,PbSO4电极为阴极,PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上,负极质量增大,A错误;储能过程中,该装置为电解池,将电能转化为化学能,B错误;放电时,右侧为正极,电解质溶液中的阳离子向正极移动,左侧的H+通过质子交换膜移向右侧,C正确;充电时,阳极失电子,元素化合价升高,电极反应式为Fe2+-e-Fe3+,D错误。 变式　C　[解析] 根据电解装置图可知,Ⅰ室中的石墨电极为阳极,H2O电离出的OH-失去电子,电极反应式为2H2O-4e-4H++O2↑,溶液中H+增多,则H+通过阳离子交换膜到达Ⅱ室;Ⅲ室的Co电极为阴极,溶液中的Co2+得到电子,电极反应式为Co2++2e-Co,消耗了阳离子,溶液中Cl-增多,则Cl-通过阴离子交换膜到达Ⅱ室;最后在Ⅱ室中得到高浓度的HCl溶液,据此分析解答。根据分析,Ⅰ室实际是消耗水,导致硫酸浓度增大,酸性增强,溶液pH减小,Ⅱ室中得到高浓度的HCl溶液,酸性增强,溶液pH减小,A错误;当Ⅲ室生成1 mol Co时,转移2 mol e-,根据电极反应2H2O-4e-4H++O2↑,会生成0.5 mol O2,溶液质量减少16 g,同时还有2 mol H+移动到Ⅱ室,溶液质量又减少2 g,则Ⅰ室溶液质量总共减少18 g,B错误;根据分析,将阴极和阳极的电极反应式相加可得电解总反应式为2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+,C正确;移除两交换膜后,由于氯离子更容易放电,则石墨电极上开始发生的反应会变为2Cl--2e-Cl2↑,D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $ 拓展微课9　电化学装置中的离子交换膜 【必备知识】 1.离子交换膜的作用 (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)能选择性地通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 2.分类和应用 3.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-,则阴极区域OH-有剩余,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,故电解饱和食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。 【典例分析】 例 [2026·河北唐山一中高二月考] 某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 (　) A.放电时负极质量减小 B.储能过程中化学能转变为电能 C.放电时左侧H+通过质子交换膜移向右侧 D.充电时阳极反应:Fe2++e-Fe3+ 变式 [2026·山东济南三中高二质检 ] 钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图所示为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是 (　) A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B.生成1 mol Co,Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C.电解总反应:2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+ D.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变 学科网（北京）股份有限公司 $