(共43张PPT)
1.(2025·云南卷)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是( )
A.Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B.外加电场可促进双极膜中水的电离
C.Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜
和阴离子交换膜
D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多
生成1 mol B(OH)3
C
解析 由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；水可微弱的电离出氢离子和氢氧根离子，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根离子往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确；Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，则转移1 mol电子，有 1 mol氢离子移到Ⅱ室中，生成1 mol B(OH)3，D正确。
A.电解一段时间后阳极区c(OH－)减小
B.理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C.阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D.阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O
B
2.(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2-＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是( )
解析 在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－―→HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2-＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-－e－===HCOO－＋H·，H·结合生成H2，Cu电极为阳极，阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C不符合题意；PbCu电极为阴极，HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4＋2e－＋2H＋===OHC—COOH＋H2O，D不符合题意；OHC—COOH与HO—N＋H3 反应生成HOOC—CH==N—OH：OHC—COOH＋HO—N＋H3―→HOOC—CH==N—OH＋H2O＋H＋，HOOC—CH==N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N＋CH2COOH：HOOC—CH==N—OH＋4e－＋5H＋===H3N＋CH2COOH＋H2O。根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，A不符合题意；阴极区的总反应为H2C2O4＋HO—N＋H3＋6e－＋6H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H＋和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B符合题意。
3.(2025·河南卷)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
D
解析 根据电解池装置中电极上物质变化及实现海水淡化、以LiCl形式回收锂元素，对电解池进行如下具体分析：
为实现海水的淡化，海水中Na＋应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧，为以LiCl形式回收锂元素，海水中Cl－应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移，Li＋应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移，故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A错误；由阴极反应知，电极a附近溶液的pH增大，B错误；由上述分析知，C错误；每脱除58.5 g(1 mol)NaCl，溶液中有1 mol Na＋、1 mol Cl－和1 mol Li＋迁移，所以可回收1 mol LiCl，D正确。
4.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg－海水电池驱动海水(pH＝8.2)电解系统(如图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是( )
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中，电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D.理论上，每通过2 mol电子，可产生1 mol H2
D
解析 由题图可知，电极1上发生转化Mg→Mg(OH)2，则电极1为原电池的负极，电极2为原电池的正极，电极3与原电池正极相连，为电解池阳极，同理电极4为电解池阴极，结合题目信息海水pH＝8.2可得各电极的电极反应式，电极1：Mg ＋2OH－－2e－===Mg(OH)2；电极2：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；电极3：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；电极4：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。将催化剂生长在泡沫镍电极上，可增大催化剂与反应物的接触面积，提高催化效率，A正确；由上述分析可知，电极1为原电池负极，故外电路中电子从电极1流向电极4，B正确；由电池分析可知，C正确；由得失电子守恒可知，理论上，电路中每通过2 mol 电子，电极2和电极4均产生1 mol H2，共产生2 mol H2，D错误。
1.电化学装置中的交换膜
(1)常见离子交换膜及其应用
(2)含“膜”多室电化学装置分析
以四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例(选自全国卷)，其工作原理如图所示：
分析如下：
2.电化学串联装置
(1)两类串联装置
有外接电源，两烧杯均为电解池，且串联电解，导线上转移的电子、通过的电流相等
无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解装置
(2)串联类装置的解题流程
B
2. (2025·贵州六盘水市一诊)采用电解法电解葡萄糖(C6H12O6)溶液可同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)，电解原理如图所示。已知双极膜中水解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是( )
A.M极与电源的负极相连
B.双极膜产生的OH－会移向N极
C.阴极的电极反应：C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6
D.每生成1 mol山梨醇，理论上共消耗1 mol葡萄糖
D
解析 由题图可知，M电极葡萄糖被还原为山梨醇，为阴极，电极反应式为C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6，N电极溴离子失电子被氧化为溴，为阳极，电极反应式为2Br－－2e－===Br2，M电极为阴极，与电源的负极相连，A、C不符合题意；双极膜产生的OH－会移向N极，B不符合题意；阳极区制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋，根据得失电子守恒可知每生成1 mol山梨醇，转移2 mol电子，理论上共消耗2 mol葡萄糖，D符合题意。
C
4.(2025·八省联考陕西卷)为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是( )
A.电路中电子的流向随着电极互换而改变
B.电极2上发生的反应为：Ag－e－===Ag＋
C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变
D.理论上，电路通过1 mol电子时，有0.5 mol Li＋富集在右侧电解液中
C
解析 为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，则电极1为阴极，则电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4，实现了锂的提取。保持电源正负极不变，则电子流向不变，故A错误；电极2为阳极，海水中有Cl－，则电极2的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，故B错误；通过相同电量，电极1上附着的Li＋的量和电极4上失去的Li＋的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确；根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li＋富集在右侧电解液中，故D错误。
1.如图所示为水系锌离子电池，它作为一种新型的二次电池，具有较高的能量密度和功率密度，下列说法不正确的是( )
A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2-
B.放电时，每转移1 mol e－，a电极理论上减少43.5 g
C.充电时，K2SO4溶液的浓度不断增大
D.充电时，a电极附近溶液的pH减小
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3.(2025·广东省肇庆市模拟)如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是( )
A.电子由a极经导线流向b极
B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大
C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D.b极发生还原反应
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4.(2025·贵州省铜仁市二模)电有机合成可以缩短传统有机合成线路，以丙烯腈(CH2==CHCN)为原料通过如下装置合成己二腈[NC(CH2)4CN]。下列说法正确是( )
A.①室有无色气体产生
B.c电极上发生还原反应
C.d电极发生的反应为2CH2==CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN
D.每当b电极消耗22.4 L气体，会有4 mol H＋由③室向④室迁移
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6.(2025·吉林省长春市二模)一种SnBr2 Br2双膜二次电池，其示意图如下。下列说法正确的是( )
已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)溶液中只含a mol SnBr2。
A.M极为电池的正极
B.充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液浓度逐渐增大
C.X膜、Y膜均为阴离子交换膜
D.放电后，Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)＝4∶1时，导线中传导0.4a mol电子
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7.(2025·山东省实验中学一模)调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，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：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。下列说法错误的是( )
A.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑
＋2OH－
B.a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
C.原料室的pH应控制在6.02
D.在产品室1中，可以收集到赖氨酸
D
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解析 由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为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，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室，A、B正确，D错误；丙氨酸留在了原料室，根据丙氨酸的pI值可知，原料室的pH应控制在6.02，C正确。
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9.(2025·湖北省八市3月模拟)科学家研发了一种基于Na3[Fe(CN)6]/Na4[Fe(CN)6]氧化还原循环系统的电驱动膜分离技术，将Na2SO4废水回收为高价值的H2SO4和NaOH，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移，简易工作原理如图。下列说法错误的是( )
A.电极a与外接电源负极相连
B.装置中离子交换膜1和3均是阳离子交换膜
C.b电极反应式为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-
D.浓缩池1中得到的产品为NaOH
D
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解析 由题图中两电极的物质变化可判断出a、b分别为阴极、阳极。双极膜中H2O解离的H＋和OH－分别移向浓缩池1和浓缩池2；阳极区的Na＋通过离子交换膜3(阳离子交换膜)定向移动到浓缩池2，并在浓缩池2中生成NaOH；淡化池中的SO通过离子交换膜2(阴离子交换膜)进入浓缩池1，并在浓缩池1中生成硫酸；淡化池中的Na＋经离子交换膜1(阳离子交换膜)进入阴极区，生成Na4[Fe(CN)6]，B不符合题意，D符合题意；a为阴极，故与电源负极相连，A不符合题意；b为阳极，[Fe(CN)6]4-失电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6]3-，故电极反应式为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，C不符合题意。
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10.(2025·四川名优校联盟3月联考)光伏电池具有体积小、寿命长、无污染等优点，下图为光伏并网发电装置，此光伏电池为直流电源，采用电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH，M＝91 g·mol-1]。原料为四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]，其工作原理如图所示(a、b均为惰性电极)。下列叙述错误的是( )
A.c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜
B.若两极共产生3.36 L气体，则可制备18.2 g (CH3)4NOH
C.a极电极反应式：2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑
D.若将光伏并网发电装置改为铅酸蓄电池，电极b应与PbO2电极相连
B
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解析 根据第三个池中浓度变化得出，钠离子从第四个池通过 e膜进入第三个池，氯离子从第二个池通过d膜进入第三个池，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则 a为阴极，b为阳极，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，Na＋通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，A不符合题意；没有指明气体的温度和压强，无法计算其物质的量，B符合题意；由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，C不符合题意；b为阳极，则充电时应该和外接电源的正极相连，即电极b应与PbO2电极相连，D不符合题意。
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