高中化学人教版一轮复习电化学中的介质与交换膜(共21张PPT)

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增分点2 电化学中的介质对电极反应的影响
[知识查补]
电化学中常见的五大介质(以 CH3OH 、O2 燃料电池为例) 介质一：K2SO4 中性溶液 总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (－)负极：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋ (＋)正极：_________________________________________ 介质二：KOH 碱性介质 总反应式：2CH3OH ＋ 3O2 ＋4OH－=== 2CO32－＋6H2O
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(2)用于物质的制备、分离、提纯等。
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3．离子交换膜的类型 常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特 殊离子交换膜等。
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[增分题例]
一、隔离某些物质防止发生反应 【例1】 (2016·合肥质检)目前电解法制烧碱通常采用离子交
换膜法，阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列 叙述中错误的是( )
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
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二、制备某些物质
【例2】 加碘食盐中含有碘酸钾(KIO3)，现以电解法制备碘 酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧
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三、分离、提纯某些物质 【例3】 工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可
用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只 允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。下列说法中不正 确的是( )
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A．阴极材料可以是Fe，含氧酸根杂质不参与电极反应 B．该电解槽的阳极反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．通电后，该电解槽阴极附近溶液的pH会逐渐减小 D．除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来
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A．NaOH、H2均在Ⅰ区产生 B. 图中a为阴离子交换膜 C．使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之 间的反应
D．电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪 色
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解析 Ⅰ区是阴极室，H＋(H2O)放电生成氢气，同时促进水的 电离，生成氢氧化钠，Ⅱ区Na＋通过a进入I区，故a应该是阳 离子交换膜；Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl－放电生成 氯气，Ⅱ区Cl－通过b进入Ⅲ区，故b应该是阴离子交换膜；氯 气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙 后溶液先变红后褪色。错误的是B。 答案 B
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(－)负极：2CH3OH－12e－＋16OH－===2CO32－＋12H2O (＋)正极：___________________________________________ 介质三：H2SO4 溶液酸性 总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O (－)负极：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋ (＋)正极：___________________________________________ 介质四：熔融盐介质，如熔融的 K2CO3 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2 ＋4H2O
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提示 3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 3O2＋12e－＋6H2O=== 12OH－ 3O2＋12e－＋12H＋===6H2O 3O2＋12e－＋6CO2=== 6CO23－ 3O2＋12e－===6O2－ 规律 首先要分析介质是否参与总反应，然后写出总反应方程 式，O2 在不同介质中的转化关系(O2 得电子转化为 O2－，碱性(中 性)溶液中转化为 OH－；酸性溶液中转化为 H2O，熔融碳酸盐 中转化为 CO23－；固体氧化物转化为 O2－)，写出正极反应，利 用相减法(总反应—正极反应＝负极反应)，写出负极反应。
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在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对 电极反应的影响的试题比较多，且常出常新，离子交换膜的功 能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物 质，电解液介质主要对电极反应产物进行二次反应。
增分点1Biblioteka 增分点2增分点1 电化学中的交换膜
[知识查补]
1．交换膜的功能 使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的
化 钾 溶 液 ， 发 生 反 应 ： 3I2 ＋ 6KOH===5KI ＋ KIO3 ＋ 3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极 区，开始电解。下列说法中正确的是( )
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A．电解过程中 OH－从 a 极区通过离子交换膜 c 进入 b 极区 B．随着电解进行，KOH 溶液浓度会逐渐减小 C．a 电极反应式：I－－6e－＋6OH－=== IO－ 3 ＋3H2O，a 极区的 KI 最终转变为 KIO3 D．当阳极有 0.1 mol I－放电时，阴极生成 6.72 L H2
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(－)负极：2CH3OH－12e－＋6CO32－===8CO2＋4H2O (＋)正极：___________________________________________ 介质五：掺杂 Y2O3 的 ZrO3 固体电解质，在高温下能传导正极 生成的 O2－ 总反应：2CH3OH＋3O2===2CO2 ＋4H2O (－)负极：2CH3OH－12e－＋6O2－===2CO2＋4H2O (＋)正极：___________________________________________
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9、要学生做的事，教职员躬亲共做；要学生学的知识，教职员躬亲共学；要学生守的规则，教职员躬亲共守。2021/9/192021/9/19Sunday, September 19, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2021/9/192021/9/192021/9/199/19/2021 5:13:48 PM 11、只有让学生不把全部时间都用在学习上，而留下许多自由支配的时间，他才能顺利地学习……（这）是教育过程的逻辑。2021/9/192021/9/192021/9/19Sep-2119-Sep-21 12、要记住，你不仅是教课的教师，也是学生的教育者，生活的导师和道德的引路人。2021/9/192021/9/192021/9/19Sunday, September 19, 2021
答案 C
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二、区分介质“状态”，判断离子流向
【例5】 某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋ ，其 基 本 结 构 如 图 所 示 ， 电 池 总 反 应 可 表 示 为 2H2 ＋ O2=== 2H2O。
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请回答： (1)H＋ 由______极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。 (2)b极上发生的电极反应式是________________________。 解析 a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为 负极：2H2－4e－ ===4H＋ 正极：O2＋4e－ ＋4H＋ ===2H2O，其中正极上的H＋ 来自负极 生成的H＋ 。 答案 (1)a (2)O2＋4e－＋4H＋ ===2H2O
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解析 该电解槽中阴离子放电顺序 OH－＞含氧酸根离子，阳离 子放电顺序 H＋＞K＋，故此电解反应的实质是电 解水，阴极反应是 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，通电后阴极区 的 pH 会增大，阳极反应是 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，电解 总反应是 2H2O=电==解==2H2↑＋O2↑，阳极区 c(OH―)减小，K＋ 会通过阳离子交换膜流向阴极与产生的 OH－结合，以 KOH 溶 液的形式从 B 口导出。由此可得出 A、B、D 正确，C 错误。 答案 C
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一 、判断“酸、碱”介质，理清书写思路 【例4】 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负
极上的反应为 CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋ 4H＋ 。下列有关说法正确的是( ) A．检测时，电解质溶液中的H＋ 向负极移动 B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C ． 电 池 反 应 的 化 学 方 程 式 为 CH3CH2OH ＋ O2=== CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－ ＋2H2O===4OH－
_离__子__浓__度__或__电__荷__)。 2．交换膜在中学电化学中的作用
(1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防 止引发不安全因素。(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交 换膜，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；防止与阴极产生的__氢__气__混合发生爆炸)。
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解析 与外加电源正极相连的是电解池的阳极，即 a 电极是阳 极，故 b 电极是阴极；题意知阳极区的物质有：KOH、KI、 KIO3、H2O，阳极将发生失电子的氧化反应，失电子能力：I－ ＞OH－＞IO－3 ，故发生反应 I－—6e－＋6OH－=== IO3－＋3H2O， 在阴极上 H＋(H2O)放电，6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－，电解 总反应为：I－＋3H2O=电==解==IO3－＋3H2↑，故电解时 KOH 浓度 会增大；b 极区 OH－会通过 c 进入 a 极区，c 应为阴离子交换 膜。正确的是 C。 答案 C
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/9/192021/9/192021/9/192021/9/199/19/2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年9月19日星期日2021/9/192021/9/192021/9/19 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年9月2021/9/192021/9/192021/9/199/19/2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/9/192021/9/19September 19, 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/9/192021/9/192021/9/192021/9/19
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解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中
进行的。在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解 质溶液是酸性的，不可能存在OH－ ，故正极的反应式为O2＋ 4H＋ ＋4e－ ===2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转 移0.4 mol电子时消耗(标准状况下)2.24 L O2，故B、D错；电 池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正 确。