大單元四　第十章　熱點(diǎn)強(qiáng)化18　離子交換膜電化學(xué)裝置-2025年高中化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)講義人教版

熱點(diǎn)強(qiáng)化18離子交換膜電化學(xué)裝置1．常見的離子交換膜離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液中的離子具有選擇透過功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。離子交換膜分為：(1)陽離子交換膜，只允許陽離子通過，不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過，不允許其他陽離子或陰離子通過。(4)雙極隔膜，是一種新型離子交換膜，其膜主體可分為陰離子交換層、陽離子交換層和中間界面層，水解離催化劑被夾在中間的離子交換聚合物中，水電離產(chǎn)物H＋和OH－可在電場力的作用下快速遷移到兩側(cè)溶液中，為膜兩側(cè)的半反應(yīng)提供各自理想的pH條件。2．離子交換膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高產(chǎn)品的純度或避免不安全因素。(2)能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。3．分析方法(1)根據(jù)膜的性質(zhì)和離子在溶液中的遷移方向，畫出離子透過膜的方向；(2)尋找遷出室溶液中濃度較大的遷移離子；(3)分析離子在遷入室的濃度增大和在遷出室的濃度減小，以及帶來的實(shí)質(zhì)變化。一、含離子交換膜的電池1．(2020·海南，11)某燃料電池主要構(gòu)成要素如圖所示，下列說法正確的是()A．電池可用于乙醛的制備B．b電極為正極C．電池工作時(shí)，a電極附近pH降低D．a(chǎn)電極的反應(yīng)式為O2＋4e－－4H＋=2H2O2.(2021·河北，9)K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯(cuò)誤的是()A．隔膜允許K＋通過，不允許O2通過B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽極C．產(chǎn)生1Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9g水3．我國科學(xué)家開發(fā)出了一種Zn-NO電池系統(tǒng)，該電池具有同時(shí)合成氨和對(duì)外供電的功能，其工作原理如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是()A．電極電勢：Zn/ZnO電極<MoS2電極B．Zn/ZnO電極的反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2OC．電池工作一段時(shí)間后，正極區(qū)溶液的pH減小D．電子流向：Zn/ZnO電極→負(fù)載→MoS2電極二、含離子交換膜的電解池4．以純堿溶液為原料，通過電解的方法可制備小蘇打，原理裝置圖如下：上述裝置工作時(shí)，下列有關(guān)說法正確的是()A．乙池電極接電源正極，氣體X為H2B．Na＋由乙池穿過交換膜進(jìn)入甲池C．NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小D．甲池電極反應(yīng)為4OH－－4e－=2H2O＋O2↑5．(2021·全國甲卷，13)乙醛酸是一種重要的化工中間體，可采用如圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是()A．KBr在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B．陽極上的反應(yīng)式為：＋2H＋＋2e－→＋H2OC．制得2mol乙醛酸，理論上外電路中遷移了1mol電子D．雙極膜中間層中的H＋在外電場作用下向鉛電極方向遷移6．(2023·廣東惠州高三聯(lián)考)次磷酸鈷eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(CoH2PO22))廣泛應(yīng)用于化學(xué)鍍鈷，以金屬鈷和次磷酸鈉為原料，采用四室電滲析槽電解法制備次磷酸鈷的裝置如圖所示。下列說法正確的是()A．Co電極連接電源負(fù)極B．C采用陰離子交換膜C．石墨電極的電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－=2OH－＋H2↑D．工作時(shí)，原料室中NaH2PO2的濃度不變7．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