離子交換膜在電化學(xué)解題中的應(yīng)用

離子交換膜在電化學(xué)解題中的應(yīng)用課標(biāo)研讀化學(xué)能與電能的課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)要求1、能分析、解釋原電池、電解池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池和電解池。2、能列舉常見的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。3、能利用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕現(xiàn)象選擇并設(shè)計(jì)防腐措施。4、能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決實(shí)際問題，如新型電池的開發(fā)等。學(xué)業(yè)要求體現(xiàn)：必備知識(shí)與關(guān)鍵能力、學(xué)科素養(yǎng)、核心價(jià)值之間是緊密相連，形成具有內(nèi)在邏輯關(guān)系的整體網(wǎng)絡(luò)。教材回歸·真題再現(xiàn)（2018.I卷,27）

(回歸教材.選修四P77）（2015.I卷,11）（2016.I卷，11）

（2018.I卷,13）（2019.I卷,12）科學(xué)視野·學(xué)情調(diào)查小結(jié)科學(xué)視野學(xué)情調(diào)查小結(jié)離子交換膜是一種含有離子基團(tuán)的對(duì)溶液中的離子具有選擇透過能力的高分子膜，稱為離子選擇透過性膜命題角度有：陽離子交換膜、陰離子交換膜、質(zhì)子交換膜、雙極隔膜1、膜的類型的判斷2、膜的作用3、過膜離子的判斷4、膜兩邊溶液的相關(guān)計(jì)算（離子遷移量、溶液質(zhì)量變化、PH變化）真題命題分析：基于“價(jià)值引領(lǐng)、素養(yǎng)導(dǎo)向、能力為重、知識(shí)為基”的新時(shí)代高考命題的有效連接。活動(dòng)探究1制備物質(zhì)除雜提純、淡化思考：在下列兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中離子如何移動(dòng),要選擇何種離子交換膜？

膜的功能及膜類型的判斷陽離子陰離子陰離子陽離子陽離子交換膜陽極電源陰極陰離子交換膜陰離子交換膜陽極電源陰極陽離子交換膜制備的物質(zhì)原料提純后的物質(zhì)課外作業(yè)：同學(xué)們利用交換膜設(shè)計(jì)一個(gè)電解裝置將海水淡化？高考怎么考（2014·全國I）次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的還原性。（4）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）：膜的功能作用及膜類型的判斷問題1：產(chǎn)品室要得到H3PO2離子如何移動(dòng),三種膜分別是什么膜？問題2：產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑陽極：陰極：4H2O+4e-＝4OH-＋H2↑陽極室的H+穿過陽膜至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2-穿過陰膜至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)得到H3PO2思考：膜的功能及作用？稀硫酸陽極室產(chǎn)品室原料室陰極室稀溶液H3PO2NaH2PO2濃溶液NaOH稀溶液石墨__膜__膜__膜石墨陽陰陽H+H2PO2-Na+答題要素使離子選擇性定向移動(dòng)，平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷離子交換膜的功能離子交換膜的作用1離子交換膜離子交換膜的作用2離子交換膜的作用3隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽極產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)用于物質(zhì)的制備（電解后溶液陰極區(qū)或陽極區(qū)得到所制備的物質(zhì)）用于物質(zhì)物質(zhì)分離、提純活動(dòng)探究2高考怎么考？有關(guān)膜兩邊溶液的相關(guān)計(jì)算2014·福建卷·11某原電池裝置如右圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2=2AgCl。下列說法正確的是A．正極反應(yīng)AgCl+e-=Ag+Cl-

B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)改變D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole-時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子0.01molH+離子交換膜的計(jì)算注意點(diǎn)：1.遷移離子所帶的電荷數(shù)=外電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)2.溶液物質(zhì)變化=電極反應(yīng)引起的變化和離子遷移引起的變化之和左側(cè)：Ag-e-+Cl-=

AgCl右側(cè)：Cl2+2e-=2Cl-

0.01molH+0.01molCl-D“離子交換膜”電解池的解題思路分清隔膜類型1寫出電極反應(yīng)式2分析隔膜作用3即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)常見題型訓(xùn)練1、物質(zhì)制備例1用惰性電極電解KI及淀粉溶液制備KIO3（如下圖所示），A為離子交換膜。通電發(fā)現(xiàn)右側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。其中。

已知:3I2＋6OH－＝IO3－＋5I－＋3H2O。(3)若將陰離子交換膜改為陽離子交換膜，則總反應(yīng)方程式為

。(1)A為

離子交換膜（“陰”、“陽”）

陰(2)請(qǐng)寫出此裝置電解總反應(yīng)方程式KI+3H2O=KIO3+3H2↑通電2KI+2H2O=2KOH+H2↑+I2通電常見題型訓(xùn)練2、分離提純例2（2017天津卷）某混合物漿液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4,。考慮到膠體的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出，某研究小組利用設(shè)計(jì)的電解分離裝置（見圖2），使?jié){液分離成固體混合物和含鉻元素溶液，并回收利用。1.用惰性電極電解時(shí)，CrO42-能從漿液中分離出來的原因_____________________；2.分離后含鉻元素的粒子是___________；3.陰極室生成的物質(zhì)為_______________。在直流電源作用下，CrO42-通過陰離子交換膜向陽極室移動(dòng)，脫離漿液。Cr2O72-和CrO42-NaOH和H2常見題型訓(xùn)練3、有關(guān)膜的計(jì)算例3.“綠水青山就是金山銀山”，研究NO2、NO、CO、NO2-

等大氣污染物和水污染物的處理對(duì)建設(shè)美麗中國具有重要意義。（1）電化學(xué)降解亞硝酸根(NO2－)的原理如下圖：①電源的負(fù)極是

(填A(yù)或B）陰極反應(yīng)式為

。②若電解過程中轉(zhuǎn)移了6mol電子，則膜右側(cè)電解液的質(zhì)量變化值(?m右)為

g。B2NO2-+6e-+8H+=4H2O+N2↑222NO2-+6e-+8H+=4H2O+N2↑6H+電荷守恒6e-1mol6mol?m右=m(N2)-m(H+)=28g-6g=22g離子交換膜的計(jì)算注意點(diǎn)：1.遷移離子所帶的電荷數(shù)=外電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)2.溶液物質(zhì)變化=電極反應(yīng)引起的變化和離子遷移引起的變化之和1.隔離兩池溶液。2.選擇