高考化學一輪復習課件第六章化學反應與能量變化增分補課8（22張）

在近幾年高考中，涉及離子交換膜的應用及電解液介質對電極反應的影響的試題比較多，且常出常新，離子交換膜的功能在于選擇性地通過某些離子和阻止某些離子來隔離某些物質，電解液介質主要對電極反應產物進行二次反應。[知識查補]增分點1電化學中的交換膜1.交換膜的功能使離子選擇性定向遷移（目的是平衡整個溶液的

）。離子濃度或電荷2.交換膜在中學電化學中的作用（1）防止副反應的發(fā)生，避免影響所制取產品的質量；防止引發(fā)不安全因素。（如在電解飽和食鹽水中，利用陽離子交換膜，防止陽極產生的______進入陰極室與氫氧化鈉反應，導致所制產品不純；防止與陰極產生的_____混合發(fā)生爆炸）。（2）用于物質的制備、分離、提純等。氯氣氫氣3.離子交換膜的類型常見的離子交換膜為：陽離子交換膜、陰離子交換膜、特殊離子交換膜等。[增分題例]類型一隔離某些離子或物質，防止發(fā)生反應【例1】目前電解法制燒堿通常采用離子交換膜法，陽（陰）離子交換膜不允許陰（陽）離子通過。則下列敘述中錯誤的是（）A.NaOH、H2均在Ⅰ區(qū)產生B.圖中a為陰離子交換膜C.使用離子交換膜可以有效地隔離NaOH和Cl2，阻止二者之間的反應D.電解時往Ⅲ區(qū)的溶液中滴加幾滴甲基橙，溶液先變紅后退色解析Ⅰ區(qū)是陰極室，H＋（H2O）放電生成氫氣，同時促進水的電離，生成氫氧化鈉，Ⅱ區(qū)Na＋通過a進入I區(qū)，故a應該是陽離子交換膜；Ⅲ區(qū)和電源的正極相連，為陽極，Cl－放電生成氯氣，Ⅱ區(qū)Cl－通過b進入Ⅲ區(qū)，故b應該是陰離子交換膜；氯氣溶于水顯酸性，同時次氯酸還具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先變紅后退色。錯誤的是B。答案B【例2】已知：電流效率＝電路中通過的電子數(shù)與消耗負極失去電子總數(shù)之比?，F(xiàn)有兩個電池Ⅰ、Ⅱ，裝置如圖所示。下列說法正確的是（）A.Ⅰ和Ⅱ的電池反應不相同B.能量轉化形式不同C.Ⅰ的電流效率低于Ⅱ的電流效率D.5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1種溶質解析Ⅰ、Ⅱ裝置中電極材料相同，電解質溶液部分相同，電池反應，負極反應和正極反應式相同，A項錯誤；Ⅰ和Ⅱ裝置的能量轉化形式都是化學能轉化成電能，B項錯誤；Ⅰ裝置中銅與氯化鐵直接接觸，會在銅極表面發(fā)生反應，導致部分能量損失（或部分電子沒有通過電路），導致電流效率降低。而Ⅱ裝置采用陰離子交換膜，銅與氯化銅接觸，不會發(fā)生副反應，放電過程中交換膜左側負極的電極反應式為Cu－2e－===Cu2＋，陽離子增多；右側正極的電極反應式為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，負電荷過剩。Cl－從交換膜右側向左側遷移，電流效率高于Ⅰ裝置，C正確；放電一段時間后，Ⅰ裝置中生成氯化銅和氯化亞鐵，Ⅱ裝置中交換膜左側生成氯化銅，右側生成了氯化亞鐵，可能含氯化鐵，D項錯誤。答案C【總結歸納】交換膜隔離兩種電解質溶液，避免負極材料與能發(fā)生反應的電解質溶液直接接觸，能提高電流效率。在這種裝置中，交換膜起到鹽橋作用，且優(yōu)于鹽橋（鹽橋需要定時替換或再生）。通過限制離子遷移，使指定離子在溶液中定向移動形成閉合回路，完成氧化劑和還原劑在不接觸條件下發(fā)生氧化還原反應。答案B【例4】加碘食鹽中含有碘酸鉀（KIO3），現(xiàn)以電解法制備碘酸鉀，實驗裝置如圖所示。先將一定量的碘溶于過量氫氧化鉀溶液，發(fā)生反應：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，將該溶液加入陽極區(qū)，另將氫氧化鉀溶液加入陰極區(qū)，開始電解。下列說法中正確的是（）答案C[知識查補]增分點2電化學中的介質對電極反應的影響電化學中常見的五大介質（以CH3OH、O2

燃料電池為例）介質一：K2SO4中性溶液總反應式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O（－）負極：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋（＋）正極：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－[增分題例]類型一區(qū)分介質“狀態(tài)”，判斷離子流向【例5】某燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質傳遞H＋

，其基本結構如圖所示，電池總反應可表示為2H2＋O2===2H2O。請回答：(1)H＋

由________極通過固體酸電解質傳遞到另一極(填a或b)。(2)b極上發(fā)生的電極反應式是___________________________________。解析a極為負極，b極為正極，電極反應式分別為負極：2H2－4e－

===4H＋

；正極：O2＋4e－

＋4H＋

===2H2O，其中正極上的H＋

來自負極生成的H＋

。答案(1)a

(2)O2＋4e－＋4H＋

===2H2O類型二判斷介質成分，理清書寫思路【例6】一種基于酸性燃料電池原理設計的酒精檢測儀，負極上的反應為CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋

。下列有關說法正確的是(

)A.檢測時，電解質溶液中的H＋

向負極移動

B.若有0.4mol電子轉移，則在標準狀況下消耗4.48L氧氣C.電池反應的化學方程式為CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD.正極上發(fā)生的反應為O2＋4e－

＋2H2O===4OH－解析

解答本題時審題是關鍵，反應是在酸性電解質溶液中進行的。在原電池中，陽離子要向正極移動，故A錯；因電解質溶液是酸性的，不可能存在OH－

，故正極的反應式為O2＋4H＋

＋4e－

===2H2O，轉移4mol電子時消耗1molO2，則轉移0.4mol電子時消耗(標準狀況下)2.24LO2，故B、D錯；電池反應式即正負極反應式之和，將兩極的反應式相加可知C正確。答案C【例7】用固體氧化物作為電解質的氫氧燃料電池電解Na2SO4溶液，已知固體氧化物在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過，其工作原理如圖所示(c、d均為惰性電極)。下列有關說法正確的是(

)A.電路中電子流向為a→d→c→bB.電極b為負極，電極反應式為O2＋4e－===2O2－C.電解后燒杯中溶液pH增大D.理論上b極消耗氣體和c極生成氣