2024屆高三化學一輪復習 電化學里的“魔法師”-離子交換膜 課件

電化學里的“膜法師”——離子交換膜

2024屆高三專題復習2023全國甲卷2022全國甲卷2021全國甲卷2023全國乙卷2022全國乙卷2021全國乙卷感受高考明確考向考查知識點：1.電極名稱、電勢高低判斷3.電極反應式的書寫與正誤判斷2.三個方向（電子、電流、離子）4.電解質溶液質量、PH、濃度的變化5.離子交換膜的種類判斷及穿膜離子方向判斷6.有關定量計算學習目標：理解并掌握電化學中關于離子交換膜的判斷、應用及相關計算。

通過對離子交換膜的分析感受化學原理在社會生活中的應用。

活動一、識膜——離子交換膜的知識重構——建構認知模型1.什么是離子交換膜？常見的類型有哪些？離子交換膜的原理？2.電化學裝置中為什么要引入離子交換膜？它的作用是什么？3.離子交換膜在教材中的原理模型離子交換膜是一種含離子基團的、對溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。陽離子交換膜陰離子交換膜雙極膜活動一、識膜——離子交換膜的知識重構——建構認知模型1.什么是離子交換膜？常見的類型有哪些？離子交換膜的原理？質子交換膜鋰離子交換膜只允許陽離子通過，不允許陰離子和氣體分子通過。2.電化學裝置中為什么要引入離子交換膜？它的作用是什么？缺點:負極與電解質溶液直接接觸，導致電流不穩(wěn)定，電能轉化率低單液原電池→帶鹽橋的原電池

→缺點:電流穩(wěn)定，

但電流小

（鹽橋電阻大）優(yōu)點：有效隔離，電阻小。電流穩(wěn)定，

電流較大。帶離子交換膜的原電池離子交換膜的作用：①隔離Zn和CuSO4溶液，避免直接反應②選擇性通過離子，平衡電荷，形成閉合回路活動一、識膜——離子交換膜的知識重構——建構認知模型[回歸教材1]選修4教材P80畫出氯堿工業(yè)電解裝置圖

3.離子交換膜在教材中的經典原理模型活動一、識膜——離子交換膜的知識重構——建構認知模型寫出電極反應式和總化學方程式

[回歸教材1]選修4教材P80畫出氯堿工業(yè)離子交換膜電解裝置圖（一膜二進四出）

3.離子交換膜在教材中的經典原理模型活動一、識膜——離子交換膜的知識重構——建構認知模型寫出電極反應式和總化學方程式

思考:根據陽極室電解質溶液濃度的變化和工作原理，再提出氯堿工業(yè)的一個化工用途？[回歸教材2]

必修2教材P90海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法、離子交換法等。

已知海水中含有大量的Na+和Cl-及少量Ca2+、Mg2+、SO42-活動一、識膜——離子交換膜的知識重構——建構認知模型模擬氯堿工業(yè)裝置圖自主設計“三室式電滲析法”海水淡化裝置圖,寫出電極反應式3.離子交換膜在教材中的經典原理模型兩膜三進三出化學電源物質制備物質分離提純活動二、析膜——題型例析——建構思維模型例1：（2018浙江高考改編）以K2CrO4為原料，利用電解法制備K2Cr2O7的實驗裝置如下圖（1）K2CrO4

為什么能在陽極區(qū)轉化為K2Cr2O7，用離子方程式和簡單的語言文字說明

。（2）電解的總化學方程式為

。（3）若電解前K2CrO4

1mol，通電一段時間后陽極室中K和Cr的物質的量之比為3：2，則K+通過陽離子交換膜向陰極室移動

mol，左側KOH溶液增重

g。2.離子交換膜的計算注意點：

①.遷移離子所帶的電荷數=外電路上轉移的電子數

②溶液質量變化=電極反應引起的變化和離子遷移引起的變化之和角度一、單膜Ⅰ、物質制備型1.思維建?！案裟ぁ彪娀瘜W裝置的解題步驟：一判池

二判極

三寫電極反應四判膜類型和穿膜離子方向

五計算例2：我國科學家最近發(fā)明了一種Zn-PbO2電池，電解質為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩離子交換膜隔開，形成I、II、III三個電解質溶液區(qū)域，結構示意圖如圖，回答下列問題：（1）電池中，Zn為

極，II區(qū)域的電解質為

（填K2SO4、H2SO4或KOH）（2）電池反應的離子方程式為

。（3）陽離子交換膜為圖中的

（填“a”或“b”）膜?；顒佣?、析膜——題型例析——建構思維模型角度二、雙膜Ⅱ、新型化學電源負K2SO4a鏈接高考：（2022全國甲卷）一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42－存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是D．電池總反應：Zn+4OH－+MnO2+4H+=Zn(OH)42－+Mn2++2H2OA．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42－通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O角度三、多膜活動二、析膜——題型例析——建構思維模型例3、（2023重慶?？迹╇p極膜(BP)是陰、陽復合膜，在直流電的作用下，陰、陽膜復合層間的H2O解離成H+和OH﹣，作為H+和OH﹣離子源。利用雙極膜電滲析法電解食鹽水可獲得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如圖所示，M、N為離子交換膜，下列說法錯誤的是A．Y電極與電源正極相連，發(fā)生的反應為4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2OB．M為陽離子交換膜，N為陰離子交換膜C．“雙極膜組”電滲析法也可應用于從鹽溶液(MX)制備相應的酸(HX)和堿(MOH)D．若去掉雙極膜(BP)，電路中每轉移1mol電子，兩極共得到0.5mol氣體

Ⅲ、電滲析法分離提純、物質制備角度四、特殊膜活動二、析膜——題型例析——建構思維模型例4.（2023山東）在直流電源作用下，雙極膜中間的H2O解離為H+和OH-，利用電解池產生強氧化性的羥基自由基.OH,，處理含苯酚廢水和含SO2的煙氣的工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．M電極為陽極，反應式為：

B．含SO2的煙氣被吸收的反應為C．雙極膜中間的H2O解離出的H+向N極遷移D．每處理9.4g