高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用課件_第1頁
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高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用

交流與討論下圖為實驗室電解飽和NaCl溶液裝置圖,寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。飽和食鹽水2Cl--2e-===Cl2↑2H2O+2e-===H2↑+2OH-

2Cl-+2H2O===2OH-+H2↑+Cl2↑電解陽極:陰極:總反應(yīng):2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑電解C C思考:若用該裝置在工業(yè)上制取NaOH、H2和Cl2

,此裝置有何缺陷?

應(yīng)該如何改進?-+Cl2H2淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)陽離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室a、防止氫氣和氯氣混合而引起爆炸;氯堿工業(yè)中陽離子交換膜的作用:b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng),而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。c、讓離子進行移動,平衡電荷,形成閉合回路。

已知:電流效率=電路中通過的電子數(shù)與消耗負(fù)極失去電子總數(shù)之比?,F(xiàn)有兩個電池Ⅰ、Ⅱ,裝置如圖所示。下列說法正確的是(

)A.Ⅰ和Ⅱ的電池反應(yīng)不同

B.Ⅰ和Ⅱ的能量轉(zhuǎn)化形式不同C.Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率

D.放電一段時間后,Ⅰ、Ⅱ中都只含1種溶質(zhì)學(xué)以致用C離子交換膜1.分類:2.功能:使離子選擇性定向遷移,平衡整個溶液的離子濃度或電荷。3.應(yīng)用:隔離某些物質(zhì),防止其發(fā)生副反應(yīng)用于物質(zhì)的制備物質(zhì)的分離和提純現(xiàn)有陽離子交換膜、陰離子交換膜,石墨電極和如圖所示的電解槽,用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù),可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。稀H2SO4Na2SO4溶液稀NaOHH2SO4溶液NaOH溶液O2H2陽離子交換膜陰離子交換膜牛刀小試鈷(Co)的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A.工作時,I室和II室的pH均增大B.生成1molCo,I室溶液質(zhì)量理論

上減少16gC.移除兩交換膜后,石墨電極上發(fā)

生的反應(yīng)不變D.電解總反應(yīng):2Co2++2H2O===2Co+O2+4H+牛刀小試D電解微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟的能源裝置,利用微生物處理有機廢水獲得電能,同時可實現(xiàn)海水淡化?,F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說法錯誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+B.隔膜1為陽離子交換膜,隔膜2為陰離子交換膜C.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時,模擬海水理論上除鹽58.5gD.電池工作一段時間后,正、負(fù)極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1B某些無公害免農(nóng)藥果園利用如圖所示電解裝置,進行果品的安全生產(chǎn),解決了農(nóng)藥殘留所造成的生態(tài)及健康危害問題。離子交換膜是哪種呢?牛刀小試如何進行離子交換膜的選擇?找兩極看移動判斷交換膜的作用選擇交換膜的類型例1

某科研小組研究采用BMED膜堆(示意圖如圖),模擬以精制濃海水為原料直接制備酸堿。BMED膜堆包括陽離子交換膜、陰離子交換膜和雙極膜(A、D)。已知:在直流電源的作用下,雙極膜內(nèi)中間界面層發(fā)生水的解離,生成H+和OH-。下列說法正確的是A.電極a連接電源的負(fù)極B.電解質(zhì)溶液采用Na2SO4溶液可避免有

害氣體的產(chǎn)生C.電極a每產(chǎn)生1mol氣體就有2mol離子通過B膜D.C為陰離子交換膜B物質(zhì)的制備變式訓(xùn)練1物質(zhì)的制備(2020·高考山東卷)采用惰性電極,以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水的裝置如圖所示。忽略溫度變化的影響,下列說法錯誤的是(

)A.陽極反應(yīng)為2H2O-4e-===4H++O2↑B.電解一段時間后,陽極室的pH未變C.電解過程中,H+由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D.電解一段時間后,a極生成的O2與b極反應(yīng)的O2等量D隔離物質(zhì)例2H3PO2(具有較強還原性)可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖Z7-11所示。①寫出陽極的電極反應(yīng)式:

。

②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因:

。

③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點是產(chǎn)品中混有雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是

。

①2H2O-4e-=O2↑+4H+②陽極室的H+穿過陽膜擴散至產(chǎn)品室,原料室的H2PO2-穿過陰膜擴散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2

③H2PO2-或H3PO2被氧化電解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的原理如圖所示。陽極的電極反應(yīng)式為

,陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學(xué)式為

。

隔離物質(zhì)變式訓(xùn)練2H24CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2

普通電解精煉銅的方法所制備的銅中仍含雜質(zhì),利用下面的雙膜(陰離子交換膜和過濾膜)電解裝置可制備高純度的Cu。下列有關(guān)敘述中正確的是()A.電極a為粗銅,電極b為精銅B.甲膜為過濾膜,可阻止陽極泥及漂浮物雜質(zhì)進入陰極區(qū)C.乙膜為陰離子交換膜,可阻止雜質(zhì)陽離子進入陰極區(qū)D.當(dāng)電路中通過1mol電子時,可生成32g精銅物質(zhì)的分離提純例3D

用電解法可提純含有某種鉀的含氧酸鹽雜質(zhì)(如硫酸鉀、碳酸鉀等)的粗KOH溶液,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A.電極N為陽極,電極M上H+發(fā)生還原反應(yīng)B.電極M的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑C.d處流進粗KOH溶液,e處流出純KOH溶液D.b處每產(chǎn)生11.2L氣體,必有1molK+穿過陽離子交換膜物質(zhì)的分離提純變式訓(xùn)練3變式訓(xùn)練3B1.利用二氧化碳制備乙烯,用惰性電極電解強酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如圖所示。①b電極上的電極反應(yīng)式為_______________________________________;②該裝置中使用的是__________(填”陰“或”陽“)離子交換膜。2CO2+12e-+12H+===C2H4+4H2O陽小試身手

2.用一種陰、陽離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的NH4+,模擬裝置如圖所示。下列說法正確的是()A.陽極室溶液由無色變成棕黃色B.陰極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑C.電解一段時間后,陰極室溶液的pH升高D.電解一段時間后,陰極室溶液中的溶質(zhì)一定是(NH4)3PO4電解除污C小試身手3.KIO3可采用“電解法”制備,裝置如圖所示(1)寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式:

(2)電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為其遷移方向是

2H2O+2e-=2OH-+H2K+由a到b

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