2025年新人教版高考化学一轮复习讲义　第十章　热点强化18　离子交换膜电化学装置.pdf

2025年新人教版高考化学一轮复习讲义

热点强化18

离子交换膜电化学装置

1.常见的离子交换膜

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过功能的膜，通常由

特殊高分子材料制成。

离子交换膜分为：

(1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。

(2)阴离子交换膜，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，不允许其他阳离子或阴离子通过。

(4)双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换

层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H＋和

OH－可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想

的pH条件。

2.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，提高产品的

纯度或避免不安全因素。

(2)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

3.分析方法

(1)根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向；(2)寻找迁出

室溶液中浓度较大的迁移离子；(3)分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度

减小，以及带来的实质变化。

热点专练

一、含离子交换膜的电池

1.(2020·海南，11)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是

A.电池可用于乙醛的制备

√

B.b电极为正极

C.电池工作时，a电极附近pH降低

D.a电极的反应式为O＋4e－－4H＋2HO

22

该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所

以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子

发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，

由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，

氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析。电池工

作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O＋4e－＋4H＋2HO，a电极附近

22

pH升高，故C、D不符合题意。

2.(2021·河北，9)K-O电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于

2

该电池，下列说法错误的是

A.隔膜允许K＋通过，不允许O通过

2

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，

b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成KO的质量与消耗O的质量

22

比值约为2.22

D.用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水

√

金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，

电池所选择隔膜应允许K＋通过，不允许O通过，故A

2

正确；

放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向

a电极，充电时，b电极应与直流电源的正极相连，作

电解池的阳极，故B正确；

生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比为(1mol×71g·mol－1)∶

(1mol×32g·mol－1)≈2.22∶1，故C正确；

铅酸蓄电池充电时的总反应的化学方程式为2PbSO4

＋2HOPbO＋Pb＋2HSO，反应每消耗2mol

2224

水时，转移2mol电子，由得失电子守恒可知，消耗

3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为

×18g·mol－1＝1.8g，故D错误。

3.我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功

能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是

A.电极电势：Zn/ZnO电极MoS电极

2

B.Zn/ZnO电极的反应式为Zn－