高三化學二輪復習離子交換膜在電化學中的應用課件

“離子交換膜”在電化學教學中的應用在近幾年高考中，設計離子交換膜應用的試題比較多，且常出常新。隔膜的多樣性，使得離子交換膜具有多功能性，能夠多方位考查學科素養(yǎng)。2020·全國Ⅲ卷，12考情分析：2020·全國Ⅰ卷，122018·全國Ⅰ卷，272020·全國Ⅱ卷，262018·全國Ⅰ卷，13回歸教材：1、如為電解飽和食鹽水的裝置，請標出電極材料，寫出電極反應式和總反應式。2、根據電極反應式分析，此裝置有何缺陷？該如何改進？①H2和Cl2混合易引起爆炸；②Cl2接觸NaOH溶液會反應,使產品不純；使用離子交換膜基礎知識梳理：一、離子交換膜1.定義：由高分子特殊材料制成。對溶液中的離子具有選擇透過能力，也稱為離子選擇透過性膜。2.離子交換膜分三類：(1)陽離子交換膜：簡稱陽膜，只允許陽離子通過。(2)陰離子交換膜：簡稱陰膜，只允許陰離子通過。(3)質子交換膜：只允許H＋通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。3.此裝置中陽離子交換膜的作用？二、離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產生的物質接觸，防止發(fā)生化學反應。(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。三、離子交換膜的選擇依據離子的定向移動（平衡電荷）。四、離子交換膜的應用五、離子交換膜類型的判斷根據電解質溶液呈電中性的原則，判斷膜的類型：（1）寫出兩電極反應式，根據電極反應式確定該電極附近哪種離子剩余；（2）根據溶液呈電中性，判斷出離子的移動方向，確定離子交換膜類型；1.電解裝置如圖所示，電解槽內裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開．在一定的電壓下通電，發(fā)現左側溶液變藍色，一段時間后，藍色逐漸變淺．已知：3I2+6OH-═IO3-+5I-+3H2O，下列說法不正確的是（）A.右側發(fā)生的電極反應式：2H2O+2e-=H2↑+2OH-B．電解結束后，右側溶液中含有IO3-C．如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內發(fā)生的總反應不變D．電解槽內發(fā)生反應的總化學方程式KI+3H2O===KIO3+3H2↑C對點集訓：2.用電解法可提純含有某些含氧酸根雜質的粗KOH溶液，

其工作原理如圖所示．下列有關說法錯誤的是（）A.陽極反應式為4OH--4e-=2H2O+O2↑B.通電后陰極區(qū)附近溶液pH會增大C.K+通過交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)D.純凈的KOH溶液從b出口導出C3.氨硼烷（NH3?BH3）電池可在常溫下工作，裝置如圖所示．該電池工作時的總反應為：NH3?BH3+3H2O2=NH4BO2+4H2O．下列說法不正確的是（）A.裝置左側電極為負極，電子由該極出發(fā)，依次通過正極、電解質溶液，回到負極B.正極的反應式為：H2O2+2H++2e-

=

2H2OC.電池工作時，H+通過質子交換膜向正極移動g氨硼烷，理論上轉移0.6mol電子A4.高鐵酸鈉(Na2FeO4Na2FeO4,其工作原理如圖所示,兩端隔室中離子不能進入中間隔室，下列說法錯誤的是（）A.陽極電極反應式:Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2OB.甲溶液可循環(huán)利用C.離子交換膜a是陰離子交換膜D.當電路中通過2mol電子的電量時,會有1molH2生成C5.電滲析法是近年來發(fā)展起來的一種較好的海水淡化技術，其原理如圖所示．其中具有選擇性的陰離子交換膜和陽離子交換膜相間排列．請回答下面的問題：①陰極的電極反應式為：

②海水不能直接通人到陰極室中，理由是

③淡水的出水口為a、b、c中的

出口。2H2O+2e-=2H2↑＋2OH-海水中含較多Mg2+和Ca2+等陽離子，電解時會產生Mg（OH）2、Ca（OH）2等沉淀從而堵塞陽離子交換膜b6.雙極膜電滲析一步法鹽制酸堿的技術進入到了工業(yè)化階段，某科研小組研究采用BMED膜堆(如圖所示)，模擬以精制濃海水為原料直接制備酸和堿。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Y連接電源的正極，發(fā)生還原反應B.Ⅰ口排出的是混合堿，Ⅱ口排出的是淡水2SO4溶液可避免有害氣體的產生D.a左側膜為陽離子交換膜，c為陰離子交換膜離子交換膜類型的判斷：寫出電極反應式，判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化，根據電荷平衡判斷離子移動的方向。C鏈接高考：1.（2018·全國Ⅰ卷，27節(jié)選）焦亞硫酸鈉（Na2S2O5）在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應用廣泛。制備Na2S2O5也可采用三室膜電解技術，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應式為

。電解后，_____室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進行結晶脫水，可得到Na2S2O5。2H2O－4e－=4H＋＋O2↑a2.（2018·全國Ⅲ卷，27節(jié)選）KIO3是一種重要的無機化合物，可作為食鹽中的補碘劑。KIO3也可采用“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-＋H2↑K+a→b3.（2020·全國Ⅲ卷，12）一種高性能的堿性硼化釩空氣電池如下圖所示，其中在電極發(fā)生反應：

，該電池工作時，下列說法錯誤的是（

）A.負載通過0.04mol電子時，有0.224L（標準狀況）參與反應B.正極區(qū)溶液的pH降低,負極區(qū)溶液的pH升高C.電池總反應為D.電流由復合碳電極經負載、電極、KOH溶液回到復合碳電極B4.（2014·新課標全國卷Ⅰ，27節(jié)選）H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)。①寫出陽極的電極反應式

。②分析產品室可得到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。并撤去陽極室與產品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產品室。其缺點是產品中混有____________雜質。該雜質產生的原因是________________________________。2H2O－4e－=4H＋＋O2↑陽極室的H＋穿過陽膜擴散至產品室，原料室的H2PO2-穿過陰膜擴散至產品室，二者反應生成H3PO2.PO43-H2PO2-或H3PO2被氧化1.氯堿工業(yè)是一種高耗能產業(yè)，一種將燃料電池與電解池組合的新工藝可節(jié)能30%以上，下圖是該工藝圖示（電極未標出）．下列說法正確的是（）A．X為H2，Y為Cl2B．A池為電解池，且m＜nC．B池為燃料電池，且a＞bD．該工藝優(yōu)點是燃料電池提供電能且能提高燒堿產品的濃度鞏固練習：D2.一種三室微生物燃料電池污水凈化系統(tǒng)原理如圖所示，圖中廢水中有機物可用C6H10O5表示,咸水中的主要溶質為NaCl.下列有關說法正確的是（）A.a為原電池的負極B.b電極附近溶液的PH減小C.a電極反應式：C6H10O5+24e-+7H2O═6CO2↑+24H+D.中間室：Na+移向左室，Cl-移向右室A鞏固練習：3.硼酸（H3BO3）是生產其它硼化物的基本原料，H3BO3可以通過電解的方法制備，工作原理如圖所示（