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

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(shí)驗(yàn)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(yáng)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(jìn)？－+Cl2H2淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽(yáng)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(yáng)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(jìn)行移動(dòng)，平衡電荷，形成閉合回路。

已知：電流效率＝電路中通過(guò)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(gè)電池Ⅰ、Ⅱ，裝置如圖所示。下列說(shuō)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(shí)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(gè)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(yáng)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(yáng)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(jī)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(shuō)法正確的是A.工作時(shí)，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(jì)的能源裝置,利用微生物處理有機(jī)廢水獲得電能,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)海水淡化。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水,采用惰性電極,用下圖裝置處理有機(jī)廢水(以含CH3COO-的溶液為例)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+B.隔膜1為陽(yáng)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(shí),模擬海水理論上除鹽58.5gD.電池工作一段時(shí)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(wú)公害免農(nóng)藥果園利用如圖所示電解裝置，進(jìn)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(wèn)題。離子交換膜是哪種呢？牛刀小試如何進(jìn)行離子交換膜的選擇?找兩極看移動(dòng)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(yáng)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(shuō)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(guò)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(guò)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(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A．陽(yáng)極反應(yīng)為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑B．電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極室的pH未變C．電解過(guò)程中，H＋由a極區(qū)向b極區(qū)遷移D．電解一段時(shí)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(qiáng)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(yáng)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(yáng)極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜,從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)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(yáng)極室的H+穿過(guò)陽(yáng)膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的H2PO2-穿過(guò)陰膜擴(kuò)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(yáng)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(guò)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(guò)濾膜，可阻止陽(yáng)極泥及漂浮物雜質(zhì)進(jìn)入陰極區(qū)C．乙膜為陰離子交換膜，可阻止雜質(zhì)陽(yáng)離子進(jìn)入陰極區(qū)D．當(dāng)電路中通過(guò)1mol電子時(shí)，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(shuō)法正確的是()A．電極N為陽(yáng)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(jìn)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(guò)陽(yáng)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(qiáng)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(yáng)“)離子交換膜。2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O陽(yáng)小試身手

2.用一種陰、陽(yáng)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(shuō)法正確的是()A．陽(yáng)極室溶液由無(wú)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(shí)間后，陰極室溶液的pH升高D．電解一段時(shí)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(shí)陰極的電極反應(yīng)式：

（2）電解過(guò)程中通過(guò)陽(yáng)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