2024屆高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 電化學(xué)里的“魔法師”-離子交換膜 課件

電化學(xué)里的“膜法師”——離子交換膜

2024屆高三專題復(fù)習(xí)2023全國(guó)甲卷2022全國(guó)甲卷2021全國(guó)甲卷2023全國(guó)乙卷2022全國(guó)乙卷2021全國(guó)乙卷感受高考明確考向考查知識(shí)點(diǎn)：1.電極名稱、電勢(shì)高低判斷3.電極反應(yīng)式的書寫與正誤判斷2.三個(gè)方向（電子、電流、離子）4.電解質(zhì)溶液質(zhì)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(guān)定量計(jì)算學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解并掌握電化學(xué)中關(guān)于離子交換膜的判斷、應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算。

通過(guò)對(duì)離子交換膜的分析感受化學(xué)原理在社會(huì)生活中的應(yīng)用。

活動(dòng)一、識(shí)膜——離子交換膜的知識(shí)重構(gòu)——建構(gòu)認(rèn)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(xué)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(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜。陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜雙極膜活動(dòng)一、識(shí)膜——離子交換膜的知識(shí)重構(gòu)——建構(gòu)認(rèn)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(zhì)子交換膜鋰離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，不允許陰離子和氣體分子通過(guò)。2.電化學(xué)裝置中為什么要引入離子交換膜？它的作用是什么？缺點(diǎn):負(fù)極與電解質(zhì)溶液直接接觸，導(dǎo)致電流不穩(wěn)定，電能轉(zhuǎn)化率低單液原電池→帶鹽橋的原電池

→缺點(diǎn):電流穩(wěn)定，

但電流小

（鹽橋電阻大）優(yōu)點(diǎn)：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(yīng)②選擇性通過(guò)離子，平衡電荷，形成閉合回路活動(dòng)一、識(shí)膜——離子交換膜的知識(shí)重構(gòu)——建構(gòu)認(rèn)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(jīng)典原理模型活動(dòng)一、識(shí)膜——離子交換膜的知識(shí)重構(gòu)——建構(gòu)認(rèn)知模型寫出電極反應(yīng)式和總化學(xué)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(jìn)四出）

3.離子交換膜在教材中的經(jīng)典原理模型活動(dòng)一、識(shí)膜——離子交換膜的知識(shí)重構(gòu)——建構(gòu)認(rèn)知模型寫出電極反應(yīng)式和總化學(xué)方程式

思考:根據(jù)陽(yáng)極室電解質(zhì)溶液濃度的變化和工作原理，再提出氯堿工業(yè)的一個(gè)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(dòng)一、識(shí)膜——離子交換膜的知識(shí)重構(gòu)——建構(gòu)認(rèn)知模型模擬氯堿工業(yè)裝置圖自主設(shè)計(jì)“三室式電滲析法”海水淡化裝置圖,寫出電極反應(yīng)式3.離子交換膜在教材中的經(jīng)典原理模型兩膜三進(jìn)三出化學(xué)電源物質(zhì)制備物質(zhì)分離提純活動(dòng)二、析膜——題型例析——建構(gòu)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(shí)驗(yàn)裝置如下圖（1）K2CrO4

為什么能在陽(yáng)極區(qū)轉(zhuǎn)化為K2Cr2O7，用離子方程式和簡(jiǎn)單的語(yǔ)言文字說(shuō)明

。（2）電解的總化學(xué)方程式為

。（3）若電解前K2CrO4

1mol，通電一段時(shí)間后陽(yáng)極室中K和Cr的物質(zhì)的量之比為3：2，則K+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極室移動(dòng)

mol，左側(cè)KOH溶液增重

g。2.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溶液質(zhì)量變化=電極反應(yīng)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(zhì)制備型1.思維建?！案裟ぁ彪娀瘜W(xué)裝置的解題步驟：一判池

二判極

三寫電極反應(yīng)四判膜類型和穿膜離子方向

五計(jì)算例2：我國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明了一種Zn-PbO2電池，電解質(zhì)為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩離子交換膜隔開，形成I、II、III三個(gè)電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)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(zhì)為

（填K2SO4、H2SO4或KOH）（2）電池反應(yīng)的離子方程式為

。（3）陽(yáng)離子交換膜為圖中的

（填“a”或“b”）膜?；顒?dòng)二、析膜——題型例析——建構(gòu)思維模型角度二、雙膜Ⅱ、新型化學(xué)電源負(fù)K2SO4a鏈接高考：（2022全國(guó)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(shí)，下列敘述錯(cuò)誤的是D．電池總反應(yīng)：Zn+4OH－+MnO2+4H+=Zn(OH)42－+Mn2++2H2OA．Ⅱ區(qū)的K+通過(guò)隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO42－通過(guò)隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應(yīng)：MnO2+2e－+4H+=Mn2++2H2O角度三、多膜活動(dòng)二、析膜——題型例析——建構(gòu)思維模型例3、（2023重慶?？迹╇p極膜(BP)是陰、陽(yáng)復(fù)合膜，在直流電的作用下，陰、陽(yáng)膜復(fù)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(shuō)法錯(cuò)誤的是A．Y電極與電源正極相連，發(fā)生的反應(yīng)為4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2OB．M為陽(yáng)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(yīng)用于從鹽溶液(MX)制備相應(yīng)的酸(HX)和堿(MOH)D．若去掉雙極膜(BP)，電路中每轉(zhuǎn)移1mol電子，兩極共得到0.5mol氣體

Ⅲ、電滲析法分離提純、物質(zhì)制備角度四、特殊膜活動(dòng)二、析膜——題型例析——建構(gòu)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(chǎn)生強(qiáng)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(shuō)法正確的是A．M電極為陽(yáng)極，反應(yīng)式為：

B．含SO2的煙氣被吸收的反應(yīng)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