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资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】
离子交换膜的分析与应用
目录
资料整理【淘宝店铺:向阳百分百】
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2
【真题研析·规律探寻】2
考点一“单膜”池2
考点二“双膜”池11
考点三“多膜”池13
【核心提炼·考向探究】14
1.隔膜的作用14
2.离子交换膜的类型14
3.离子交换膜类型的判断16
【题型特训·命题预测】16
题型一“单膜”池16
题型二“双膜”池30
题型三“多膜”池35
公众号:黑洞视角
考点要求
考题统计
考情分析
“单膜”池
2023?湖北省选择性考试10题,3分;2023?山东卷11题,4分;2022?山东卷13题,4分;2023?浙江省6月选考13题,3分;2023?北京卷5题,3分;2023?全国甲卷12题,6分;2023?广东卷16题,3分;2022?湖南选择性考试8题,3分;2022·浙江省1月选考21题,2分;2022·浙江省6月选考21题,2分;2021?全国甲卷13题,6分;2021?湖北选择性考试15题,3分
【命题规律】
近年来,新型电化学装置中的“膜”层出不穷,高考试题中往往以此为契入点,考查电化学基础知识。离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜,又称离子交换膜。可分三类:(1)阳离子交换膜,简称阳膜,只允许阳离子通过,即允许H+和其他阳离子通过,不允许阴离子通过;(2)阴离子交换膜,简称阴膜,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,不允许其他阳离子和阴离子通过。
【命题预测】
预测2024年这类试题将以“文字叙述+离子交换膜+电化学装置图”的方式呈现,考查的并不是离子交换膜的具体结构,而是以离子交换膜在化学电源、电解制备物质或电渗析等方面的实际应用为载体,考查电化学基础知识及基本的化学思想与方法
“双膜”池
2021?辽宁选择性考试13题,3分;2021?天津卷11题,3分;2021?广东选择性考试16题,3分
“多膜”池
考点一“单膜”池
1.(2023?湖北省选择性考试,10)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xmol·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2xmol·h-1
【答案】D
【解析】由图可知,该装置为电解水制取氢气的装置,a电极与电源正极相连,为电解池的阳极,b电极与电源负极相连,为电解池的阴极,阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,电池总反应为2H2O2H2↑+O2↑。A项,b电极反应式为b电极为阴极,发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故A正确;B项,该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变,阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,为保持OH-离子浓度不变,则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室,即离子交换膜应为阴离子交换摸,故B正确;C项,电解时电解槽中不断有水被消耗,海水中的动能高的水可穿过PTFE膜,为电解池补水,故C正确;D项,由电解总反应可知,每生成1molH2要消耗1molH2O,生成H2的速率为xmol·h-1,则补水的速率也应是xmol·h-1,故D错误;故选D。
2.(2023?山东卷,11)(双选)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是()
A.甲室Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为:Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A项,向甲室加入足量氨水后电池开始工作,则甲室Cu电极溶解,变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2+,因此甲室Cu电极为负极,故A错误;B项,再原电池内电路中阳离子向正极移动,若隔膜为阳离子膜,电极溶解生成的铜离子要向右侧移动,通入氨气要消耗铜离子,显然左侧阳离子不断减小,明显不利于电池反应正常进行,故B错误;C项,左侧负极是Cu+4NH3-2e-=[Cu(NH3)4]2+,正极是Cu2++2e-
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