2020届高考化学二轮复习：离子交换膜在电解中的应用(共19张PPT)
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思考1：在氯碱工业中为何要使用阳离子交 换膜进行电解，请分析两电极反应，并 思考使用阳离子交换膜有何优点？
在氯碱工业中使用阳离子交换膜的优点： (1) 防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠
反应，导致所制产品不纯； (2) 防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸。
思考2：若将阳离子交换膜改为阴离子交换 膜，思考两极反应、总反应有何变化？
(2)电如化图学所降示解。NO3－的原理与极我反们应平式时有所何写不的同阴？
A ① 电源正极为 （填
“A”或“B”），阴极反应 式为 2NO3- + 6H2O + 10e- = N2↑+ 12OH- 。
要关注电化学反应的本质，从物质 的性质去分析可能的反应。要参透原 理，不能强记放电顺序等经验规律！
阳离子 阴离子
阴离子 阳离子
阳离子交换膜
阴离子交换膜
解答该类题型时注意 分析阴、阳极的电极反应,弄清离子交 换膜的作用
然后根据电流的方向和离子交换膜的 类型判断离子的移动
结合设计该电解池的目的,判断出每个 隔室中物质的变化
【真题再现】【2016·全国卷Ⅰ-11】三室式电渗析法 处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极， ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜 中间的Na＋和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室 中离子被阻挡不能进入中间隔室。
பைடு நூலகம்
之S转O化2+为2HNa2OHS-2Oe3=,再4H以+S+OS2O为4原2-料设计原电池,然后电解(惰性
电极)NaHSO3制取H2SO4,装置如下:
(1)甲图中A电极上的反应式为
。
(2)甲图中B与乙图 D (填“C”或“D”)极相连,进行电解
时乙图Z中Na+向 Y (填“Y”或“W”)中移动。
(3)该电解池阴极的电极反应式为
;阳极的电极反应式
为
。
↑ 2HSO3-+2e=H2 +2SO32-
HSO3-+H2O-2e=3H++SO42-
【拓展训练】化学在环境保护中趁着十分重要的作
用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中
硝酸盐的污染。在催化反硝化法中，H2能将NO3-还 原为N2。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7 变到12。
B 下列叙述正确的是（ ）
A.通电后中间隔室的SO42-向正极迁移，正极 区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到 NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O-4e=O2+4H+ D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有
0.5mol的O2生成
【真题再现】【2014全国卷Ⅰ-27(4)】H3PO2也可用电 渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳 膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
B.电解过程中,B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减少
C.为了提高 Ni 的产率,电解过程中需要控制废水的 pH
D.若将图中阳离子交换膜去掉,将 A、B 两室合并,则电解反应的
总化学方程式发生改变
【拓展训练】SO2是主要的大气污染气体,利用化学反应原理是
治理污染的重要方法。工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2使
交换膜：阳离子膜、阴离子膜、质子膜、特定离子膜 等。
在电场作用下,电解质溶液中带正电荷的阳离子做定向 迁移,通过阳离子交换膜,被阴离子交换膜阻挡;与此同 时,溶液中带负电荷的阴离子做定向迁移,通过阴离子交 换膜,被阳离子交换膜阻挡。这种离子的定向迁移结果 是每隔一室溶液中的离子浓度增加,而与其相间的另一 隔室内的溶液中离子浓度下降,从而达到某些物质的转 化或离子浓度的改变等。
1、写出阳极的电极反应式：2H2O－4e==O2↑＋4H＋ 2、请分析原料到产品的变化过程。
【拓展训练】工业上用电解法处理含镍的酸性废水并得到单质
B Ni 的原理如图所示。下列说法错．误．的是( )。
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解 ②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度) A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O
思考3：观察氯碱工业离子交换膜电解槽示意图， 请根据阳极室溶液浓度的变化和工作原理再提出 一个在工业上的用途。
科学家已经利用离子交换膜实现海水淡化，这种方 法叫做电渗析法。下图是电渗析原理示意图，请分
b 析淡水的出口为a、b、c中的____出口(填字母)。
电渗析原理示意图
电化学中结合交换膜的考查
在氯碱工业中使用阳离子交换膜的优点： (1) 防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠
反应，导致所制产品不纯； (2) 防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸。
思考2：若将阳离子交换膜改为阴离子交换 膜，思考两极反应、总反应有何变化？
(2)电如化图学所降示解。NO3－的原理与极我反们应平式时有所何写不的同阴？
A ① 电源正极为 （填
“A”或“B”），阴极反应 式为 2NO3- + 6H2O + 10e- = N2↑+ 12OH- 。
要关注电化学反应的本质，从物质 的性质去分析可能的反应。要参透原 理，不能强记放电顺序等经验规律！
阳离子 阴离子
阴离子 阳离子
阳离子交换膜
阴离子交换膜
解答该类题型时注意 分析阴、阳极的电极反应,弄清离子交 换膜的作用
然后根据电流的方向和离子交换膜的 类型判断离子的移动
结合设计该电解池的目的,判断出每个 隔室中物质的变化
【真题再现】【2016·全国卷Ⅰ-11】三室式电渗析法 处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极， ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜 中间的Na＋和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室 中离子被阻挡不能进入中间隔室。
பைடு நூலகம்
之S转O化2+为2HNa2OHS-2Oe3=,再4H以+S+OS2O为4原2-料设计原电池,然后电解(惰性
电极)NaHSO3制取H2SO4,装置如下:
(1)甲图中A电极上的反应式为
。
(2)甲图中B与乙图 D (填“C”或“D”)极相连,进行电解
时乙图Z中Na+向 Y (填“Y”或“W”)中移动。
(3)该电解池阴极的电极反应式为
;阳极的电极反应式
为
。
↑ 2HSO3-+2e=H2 +2SO32-
HSO3-+H2O-2e=3H++SO42-
【拓展训练】化学在环境保护中趁着十分重要的作
用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中
硝酸盐的污染。在催化反硝化法中，H2能将NO3-还 原为N2。25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7 变到12。
B 下列叙述正确的是（ ）
A.通电后中间隔室的SO42-向正极迁移，正极 区溶液pH增大
B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到 NaOH和H2SO4产品 C.负极反应为2H2O-4e=O2+4H+ D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有
0.5mol的O2生成
【真题再现】【2014全国卷Ⅰ-27(4)】H3PO2也可用电 渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳 膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
B.电解过程中,B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减少
C.为了提高 Ni 的产率,电解过程中需要控制废水的 pH
D.若将图中阳离子交换膜去掉,将 A、B 两室合并,则电解反应的
总化学方程式发生改变
【拓展训练】SO2是主要的大气污染气体,利用化学反应原理是
治理污染的重要方法。工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2使
交换膜：阳离子膜、阴离子膜、质子膜、特定离子膜 等。
在电场作用下,电解质溶液中带正电荷的阳离子做定向 迁移,通过阳离子交换膜,被阴离子交换膜阻挡;与此同 时,溶液中带负电荷的阴离子做定向迁移,通过阴离子交 换膜,被阳离子交换膜阻挡。这种离子的定向迁移结果 是每隔一室溶液中的离子浓度增加,而与其相间的另一 隔室内的溶液中离子浓度下降,从而达到某些物质的转 化或离子浓度的改变等。
1、写出阳极的电极反应式：2H2O－4e==O2↑＋4H＋ 2、请分析原料到产品的变化过程。
【拓展训练】工业上用电解法处理含镍的酸性废水并得到单质
B Ni 的原理如图所示。下列说法错．误．的是( )。
已知:①Ni2+在弱酸性溶液中发生水解 ②氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度) A.碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-=O2↑+2H2O
思考3：观察氯碱工业离子交换膜电解槽示意图， 请根据阳极室溶液浓度的变化和工作原理再提出 一个在工业上的用途。
科学家已经利用离子交换膜实现海水淡化，这种方 法叫做电渗析法。下图是电渗析原理示意图，请分
b 析淡水的出口为a、b、c中的____出口(填字母)。
电渗析原理示意图
电化学中结合交换膜的考查