高中化学离子交换膜在电化学中的应用微课精品课件
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高中化学公开课离子交换膜在电化学中的解题建模精品课件
0.5 mol 0.5 mol
Cr2O72－+ H2O
0.25 mol
⑸电解开始前阳极室中含溶质K2CrO4 1 mol，阳极室中K和Cr的物质 的量之比为 2︰1 ；通电一段时间后，当阳极室中K和Cr的物质的量 之比为3︰2时，K＋通过阳离子交换膜向阴极室移动 0.5 mol，此时 电路中通过的电子数目为 0.5NA ；阳极区剩余CrO42－ 0.5 mol， 生成Cr2O72－ 0.25 mol，铬酸钾的转化率为 50% 。
基本原理 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
一 离子交换膜在教材中的原理模型
阳离子交换膜在氯碱工业中的 三个作用：
①防止氯气与氢气混合而引起爆炸；
②避免氯气与氢氧化钠反应生成NaClO
影响NaOH的产量；
阳
③避免Cl－进入阴极区影响NaOH的纯度。
离子交换膜实现了电化学反应器中两极产物的分隔，否则将发生
⑴阳极室，电极反应为2H2O－4e－= 4H ＋+，O2↑
产生的 H＋ 离子通过 阳 膜进入 产品 室。 ⑵阴极室，电极反应为4H2O + 4e－= 2H2↑+。4OH－ ⑶原料室： Na＋（填“H2PO2－”或“Na＋”） H＋ 通过阳膜进入阴极室，使得NaOH浓度增大
H2PO2－ Na＋
H2PO2－ （填“H2PO2－”或“Na＋”） 通过阴膜进入产品室。 ⑷产品室：阳极室来的 H＋与原料室来的H2PO2－结合，生成了 H3PO2 。
各种副反应和次级反应，使产率大减，产品质量下降，并可能发生爆 炸。
一 离子交换膜在教材中的原理模型
（二）
若改为阴离子交换膜 卤酸盐
✘
OH－ ClO－
制备模型
Cr2O72－+ H2O
0.25 mol
⑸电解开始前阳极室中含溶质K2CrO4 1 mol，阳极室中K和Cr的物质 的量之比为 2︰1 ；通电一段时间后，当阳极室中K和Cr的物质的量 之比为3︰2时，K＋通过阳离子交换膜向阴极室移动 0.5 mol，此时 电路中通过的电子数目为 0.5NA ；阳极区剩余CrO42－ 0.5 mol， 生成Cr2O72－ 0.25 mol，铬酸钾的转化率为 50% 。
基本原理 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
一 离子交换膜在教材中的原理模型
阳离子交换膜在氯碱工业中的 三个作用：
①防止氯气与氢气混合而引起爆炸；
②避免氯气与氢氧化钠反应生成NaClO
影响NaOH的产量；
阳
③避免Cl－进入阴极区影响NaOH的纯度。
离子交换膜实现了电化学反应器中两极产物的分隔，否则将发生
⑴阳极室，电极反应为2H2O－4e－= 4H ＋+，O2↑
产生的 H＋ 离子通过 阳 膜进入 产品 室。 ⑵阴极室，电极反应为4H2O + 4e－= 2H2↑+。4OH－ ⑶原料室： Na＋（填“H2PO2－”或“Na＋”） H＋ 通过阳膜进入阴极室，使得NaOH浓度增大
H2PO2－ Na＋
H2PO2－ （填“H2PO2－”或“Na＋”） 通过阴膜进入产品室。 ⑷产品室：阳极室来的 H＋与原料室来的H2PO2－结合，生成了 H3PO2 。
各种副反应和次级反应，使产率大减，产品质量下降，并可能发生爆 炸。
一 离子交换膜在教材中的原理模型
（二）
若改为阴离子交换膜 卤酸盐
✘
OH－ ClO－
制备模型
高三化学一轮复习离子交换膜在电化学中的应用课件
阳极的电极反应式为
,阴极产生的物质A的化学式为 H2 。
4CO32- + 2H2O - 4e- =4HCO3- + O2
例3
物质的分离提纯
普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离 子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的
是( D)
A．电极a为粗铜，电极b为精铜 B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区 D．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜
小试身手
电解除污
2.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+，模拟装置 如图所示。下列说法正确的是( C )
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
学以致用
已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。 现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是( C )
A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不同 B．Ⅰ和Ⅱ的能量转化形式不同 C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率 D．放电一段时间后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
1.分类：
离子交换膜
2.功能：使离子选择性定向迁移，平衡整个溶液的离子浓度或电荷。 隔离某些物质，防止其发生副反应
例2
隔离物质
H3PO2(具有较强还原性)可用电渗析法制备, “四室电渗析法”工作原理如图Z7-11所示。
①写出阳极的电极反应式:
。
②分析产品室可得到H3PO2的原因: 。
高考化学微专题五离子交换膜在电化学中的应用课件
12/10/2021
解析：D [A.阳离子移向阴极，故阴极得电子发生还原反应， 则电极反应方程式为 2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH，故 b 极附 近溶液的 pH 增大，故 A 正确；B.阴离子移向阳极，故 a 为阳极失 电子发生氧化反应，故 a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， 故 B 正确；C.a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，SO42－移 向 a 极可以与 H＋结合生成硫酸，b 极反应方程式为 2H2O＋2e－ ===H2↑＋2OH－，则可得到氢气，故该法制备 LiOH 还可得到硫酸 和氢气等产品，故 C 正确；D.2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH， 故当电路中通过 1 mol 电子时，可得到 1 mol LiOH，故 D 错误。]
电势，B 错误；C 项：电极 a(正极)电极反应为
＋H＋＋2e
－→
＋Cl－，正极每得到 2 mol 电子时，为使溶液电中性，
必有 2 mol H＋通过质子交换膜进入 a 极溶液，同时电极反应消耗 1
mol H＋。故工作一段时间之后，a 极区溶液中 H＋浓度增大，pH 减
小，C 错误；D 项：据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒
12/10/2021
解析：B [A.电解池中阴离子向阳极区移动，因此通电后中间 隔室的 SO24－离子向正极迁移；正极区氢氧根放电，产生氢离子，所 以正极区溶液 pH 减小，错误；B.阳极区氢氧根离子放电，产生硫酸， 阴极区氢离子放电，产生氢氧化钠，因此该法在处理含 Na2SO4 废水 时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品，正确；C.负极区氢离子得到电子 使溶液中 c(H＋)减小，所以负极区溶液 pH 升高，错误；D.当电路中 通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2 生成，错误。]
解析：D [A.阳离子移向阴极，故阴极得电子发生还原反应， 则电极反应方程式为 2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH，故 b 极附 近溶液的 pH 增大，故 A 正确；B.阴离子移向阳极，故 a 为阳极失 电子发生氧化反应，故 a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， 故 B 正确；C.a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，SO42－移 向 a 极可以与 H＋结合生成硫酸，b 极反应方程式为 2H2O＋2e－ ===H2↑＋2OH－，则可得到氢气，故该法制备 LiOH 还可得到硫酸 和氢气等产品，故 C 正确；D.2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH， 故当电路中通过 1 mol 电子时，可得到 1 mol LiOH，故 D 错误。]
电势，B 错误；C 项：电极 a(正极)电极反应为
＋H＋＋2e
－→
＋Cl－，正极每得到 2 mol 电子时，为使溶液电中性，
必有 2 mol H＋通过质子交换膜进入 a 极溶液，同时电极反应消耗 1
mol H＋。故工作一段时间之后，a 极区溶液中 H＋浓度增大，pH 减
小，C 错误；D 项：据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒
12/10/2021
解析：B [A.电解池中阴离子向阳极区移动，因此通电后中间 隔室的 SO24－离子向正极迁移；正极区氢氧根放电，产生氢离子，所 以正极区溶液 pH 减小，错误；B.阳极区氢氧根离子放电，产生硫酸， 阴极区氢离子放电，产生氢氧化钠，因此该法在处理含 Na2SO4 废水 时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品，正确；C.负极区氢离子得到电子 使溶液中 c(H＋)减小，所以负极区溶液 pH 升高，错误；D.当电路中 通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2 生成，错误。]
第23讲 第3课时 电化学中“离子交换膜”的应用
＋ － － －2
3
4
2．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。 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)。下列说法不正确的是( B ) A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－ ===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的 量浓度将不断减小
返回
微课集训
集训三 提高产品纯度
题目
1
2
3
4
解这类问题可以分三步：
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一 种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式， 判断交换膜两侧离子变化， 推断电荷变 化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯
(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2 L氯气(标准状 － 1 Cl 况)参与反应，则必有________mol________离子(填离子符号)由交换膜 右 侧通过交换膜向________ 左 迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)_________ ＝ ________ (填“>”“<”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
返回
题目
1
2
3
4
解析： (2)中应该从闭合回路的角度，阴、阳离子的流向分析； (3)注意阳极反应生成O2，O2具有氧化性，H3PO2和H2PO2-均具有还原 性，二者会被O2氧化生成PO43-。 答案： (1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散 至产品室，二者反应生成H3PO2 (3)PO43H2PO2-或H3PO2被氧化
3
4
2．工业上用电解法处理含镍酸性废水并得到单质Ni的原理如图所示。 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)。下列说法不正确的是( B ) A．碳棒上发生的电极反应：4OH－－4e－ ===O2↑＋2H2O B．电解过程中，B室中NaCl溶液的物质的 量浓度将不断减小
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微课集训
集训三 提高产品纯度
题目
1
2
3
4
解这类问题可以分三步：
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一 种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步，写出电极反应式， 判断交换膜两侧离子变化， 推断电荷变 化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯
(2)若质子交换膜换成阴离子交换膜，其他不变。若有11.2 L氯气(标准状 － 1 Cl 况)参与反应，则必有________mol________离子(填离子符号)由交换膜 右 侧通过交换膜向________ 左 迁移。交换膜右侧溶液中c(HCl)_________ ＝ ________ (填“>”“<”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
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题目
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解析： (2)中应该从闭合回路的角度，阴、阳离子的流向分析； (3)注意阳极反应生成O2，O2具有氧化性，H3PO2和H2PO2-均具有还原 性，二者会被O2氧化生成PO43-。 答案： (1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ (2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜扩散 至产品室，二者反应生成H3PO2 (3)PO43H2PO2-或H3PO2被氧化
离子交换膜在电化学中的应用公开课
离子交换膜在电化学中的应用公开课导言：离子交换膜是一种特殊的薄膜，其具有离子选择性通透性，可以在电解过程中起到重要作用。
本文将探讨离子交换膜在电化学中的应用，并介绍其原理和优势。
一、离子交换膜的原理离子交换膜是由聚合物材料制成的，其内部有大量的离子交换基团。
这些基团可以选择性地吸附和释放电解质中的离子，实现离子的传输。
离子交换膜通常分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种类型，可以根据需要选择使用。
二、离子交换膜在电解过程中的应用1. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中离子交换膜起到关键作用。
在燃料电池中，离子交换膜将氢离子（H+）从阳极传输到阴极，同时阻止了氢气与氧气的直接反应，保证了电池的正常工作。
2. 电解水在电解水过程中，离子交换膜可以将水分解为氢气和氧气。
离子交换膜的选择性传输特性使得只有阳离子或阴离子能够通过，从而实现了氢气和氧气的分离。
这对于制取纯净的氢气具有重要意义。
3. 盐水淡化离子交换膜还可以应用于盐水淡化过程中。
通过将盐水通过离子交换膜，离子交换膜可以选择性地阻止盐离子的传输，从而将盐水中的盐分去除，得到淡水。
这是一种高效的海水淡化方法。
4. 电解质传感器离子交换膜还可以应用于电解质传感器中。
电解质传感器通过测量电解质的浓度来检测化学反应或生物过程的变化。
离子交换膜可以实现离子的选择性传输，从而提高传感器的灵敏度和准确性。
三、离子交换膜的优势1. 高选择性：离子交换膜可以选择性地传输特定类型的离子，从而实现分离和纯化的目的。
这种高选择性使得离子交换膜在许多电化学应用中非常有用。
2. 低电阻：离子交换膜具有较低的电阻，可以有效地传输离子。
这有助于提高电化学反应的效率，并减少能量的损耗。
3. 高稳定性：离子交换膜具有较好的化学和物理稳定性，可以在广泛的温度和pH范围内工作。
这使得离子交换膜适用于各种极端条件下的应用。
4. 易于制备：离子交换膜的制备相对简单，成本较低。
“离子交换膜”在电化学中的应用课件
氢装置工作时,右侧电极区的pH减小
【解析】选B。由电池工作反应知甲图中右侧电极为 正极,电极反应为11O2+22H2O+44e-====44OH-;左侧电 极为负极,负极反应为4VB2+44OH--44e-==== 2V2O5+
4B2O3+22H2O。由乙图知,E为阴极,C应与电源负极相
连,E极上电极反应为2 +12H++12e-==== 2 ,为
还原产物;F为阳极,D应与电源正极相连,电极反应为
6H2O-12e-====12H++3O2↑,储氢装置工作时,产生的H+ 经高分子电解质膜移至左侧,右侧电极区的pH不会减 小。综上所述,只有B选项正确。
2.(新题预测)科学家研制出了一种新型的锂-空气电 池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正 确的是 ( )
【解析】选C。锌化合价升高被氧化,连接电源正极, 故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以ZnC2O4 在交换膜左侧生成,故B错误;电解的总反应:2CO2+Zn ==== 是0.5 mol,转移电子不一定是0.5 mol,故D错误。
电解 ZnC O ,故C正确; 11.2 L CO 的物质的量不一定 2 4 2
示。下列有关微生物电池的说法错误的是
世纪金榜导学号79100098
(
)
A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2====6CO2+6H2O
【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化,二氧化碳 中碳元素的化合价为最高价+4价,所以生成二氧化碳 的反应为氧化反应,应在负极生成,其电极反应式应为 C6H12O6+6H2O-24e-====24H++6CO2↑,A错误;在微生物的 作用下,该装置为原电池装置,反应速率比化学反应速 率快,所以微生物促进了反应的发生,B正确;原电池中 阳离子(质子)向正极移动,C正确;电池的总反应实质 是葡萄糖的氧化反应,D正确。
【解析】选B。由电池工作反应知甲图中右侧电极为 正极,电极反应为11O2+22H2O+44e-====44OH-;左侧电 极为负极,负极反应为4VB2+44OH--44e-==== 2V2O5+
4B2O3+22H2O。由乙图知,E为阴极,C应与电源负极相
连,E极上电极反应为2 +12H++12e-==== 2 ,为
还原产物;F为阳极,D应与电源正极相连,电极反应为
6H2O-12e-====12H++3O2↑,储氢装置工作时,产生的H+ 经高分子电解质膜移至左侧,右侧电极区的pH不会减 小。综上所述,只有B选项正确。
2.(新题预测)科学家研制出了一种新型的锂-空气电 池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正 确的是 ( )
【解析】选C。锌化合价升高被氧化,连接电源正极, 故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以ZnC2O4 在交换膜左侧生成,故B错误;电解的总反应:2CO2+Zn ==== 是0.5 mol,转移电子不一定是0.5 mol,故D错误。
电解 ZnC O ,故C正确; 11.2 L CO 的物质的量不一定 2 4 2
示。下列有关微生物电池的说法错误的是
世纪金榜导学号79100098
(
)
A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2====6CO2+6H2O
【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化,二氧化碳 中碳元素的化合价为最高价+4价,所以生成二氧化碳 的反应为氧化反应,应在负极生成,其电极反应式应为 C6H12O6+6H2O-24e-====24H++6CO2↑,A错误;在微生物的 作用下,该装置为原电池装置,反应速率比化学反应速 率快,所以微生物促进了反应的发生,B正确;原电池中 阳离子(质子)向正极移动,C正确;电池的总反应实质 是葡萄糖的氧化反应,D正确。
高中化学课件：离子隔膜在电化学中的应用(课件)
种类
阴离子交换膜 (只允许阴离子 和水分子通过)
装置图
以Pt为电极电解淀粉KI溶 液，制备碘酸钾，中间用 阴离子交换膜隔开
说明
①阴极反应式： 2H2O＋2e－= H2↑＋2OH－ ②阳极反应式： 2I－－2e－=I2 ③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：
3I2＋6OH－=IO3－＋5I－＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池 阳 极( 或原电池的 负 极)
阴离子膜
两端电解质的酸碱减弱， 溶质成分发生改变
二、重温经典
例2：（2022全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子 选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42－ 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
➫解析
深入思考：离子选择膜的种类
SO42-
K+
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 ×
一、知识重构
2.双液电池-盐桥 对盐桥的深入认识 （1）盐桥中琼胶的作用：控制离子流速，防止过早失效。 （2）用饱和氯化钾的原因：K+和Cl－迁移速率接近，且不发生化学反应。 （3）盐桥使用一段时间需要更换，恢复的方式是放入饱和氯化钾溶液中。
一、知识重构
2.双液电池-盐桥
例：（2020全国）验证不同化合价铁的氧化还 原能力，利用下列电池装置进行实验。电池装置 中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳 离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁 移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥 中应选择_____K__C_l____作为电解质。
B. 放电时NaCl溶液的pH减小 C. 放电时NaCl溶液的浓度增大
√
D. 每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g
第四章 第二节 微专题11 离子交换膜在电化学中的应用
微专题11离子交换膜在电化学中的应用1．离子交换膜的分类(1)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜：只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜：只允许H＋通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。
(4)双极隔膜：是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H＋和OH－可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。
2．离子交换膜的作用(1)平衡左右两侧电荷，得到稳定电流离子交换膜能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(2)阻隔某些离子或分子，防止某些副反应的发生离子交换膜能将两极隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(3)制备某些特定产品题型一离子交换膜的判断例1(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。
现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO－的溶液为例)。
下列说法错误的是()A．负极反应为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C．当电路中转移1 mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5 gD．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1答案 B解析由装置示意图可知，负极区CH3COO－发生氧化反应生成CO2和H＋，A项正确；隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1 mol 电子通过，则模拟海水中有1 mol钠离子移向正极，1 mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO2：CH3COO－＋2H2O －8e－===2CO2↑＋7H＋，正极产生H2：2H＋＋2e－===H2↑，根据得失电子守恒，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。
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巩固训练
2.利用反应6NO2+8NH3====7N2+12H2O构成电池，既能实现有效消除 氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所
示。下列说法不正确的是( C )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.为使电池持续放电，离子交换膜选用阴离子交换膜 C.电极A反应式为2NH3-6e-====N2+6H+ D.当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8 mol
1.隔离两极区，防止发生副反应
例2：现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极， 请用氯碱工业中的膜技术原理，回答下列问题．
请利用交换膜技术，根据上图框架，设计一个电解
Na2SO4溶液制NaOH溶液和H2SO4溶液的装置，标出进
出物质的化学式(已知E为Na2SO4溶液)：
A膜aO为2
G
阴
离H子2S交O4换膜B （H填2 “C阳”N或aO“H阴”；）．
。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差
(Δm左－Δm右)为 14.4 g。
巩固训练
3.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图。
①电源的负极为 B (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为
6Cl－－6e－ = 3Cl2↑
、
CO()2＋3Cl2＋H2O = N2＋CO2＋6HC。l
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相
比将 不变 ；若两极共收集到气体13.44
三、分离、提纯某些物质
例5: 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 内装有离子交换膜，其工作原理如 图所示。下列说法中不正确的
是（C ）
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．该离子交换膜为阴离子交换膜 D．除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B导出来
2.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_电__荷__或__离__子__浓__度__）
3.交换膜在电化学中的作用？？？
1.隔离两极区，防止发生副反应
例1：下图电解装置也可用于制备烧碱，a、b均为离子 交换膜，Ⅱ区加入NaCl溶液，则下列叙述中错误的是
（ B）
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
3.交换膜在电化学中的作用 (1)将两极区隔离，防止 两极区的产物发生反应， 影响产品的纯度或者引发 安全事故。 (2)用于物质的制备。 (3)用于物质的分离、提纯等。
巩固训练
1．某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2＝2AgCl。 下列说法正确的是（ D ）
A．正极反应为AgCl＋e－＝Ag＋Cl－ B．放电时，交换膜右侧溶液中有大 量白色沉淀生成 C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池 总反应随之改变 D．当电路中转移0.01 mol e－时，交 换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
二、制备某些物质
例3: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 化钾溶液,发生反应：3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O，将 反应后溶液加入阳极区，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（ C）
A.电解过程中OH-从a极区通过离子交换膜 c进入b极区
①写出阳极的电极反应式 _2_H__2O__-_4_e_- =__O_2_↑_+_4_H__+ 。 ②分析产品室可得到H3PO2的原因是 _阳__极__室_的__H__+穿__过__阳__膜_扩__散__至__产__品__室_，__原__料__室__的_H__2P_O2-穿过阴膜 _扩__散__至_产__品__室__，__二_者__反__应__生__成_H__3P_O__2。__________________。 ③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析 法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与 产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产 品中混有___P_O4_3_- __杂质，该杂质产生的原因是H_3_P_O_2或__H_2P_O_2_-_被_ 氧化。
B.c为阳离子交换膜 C.a电极反应式：I--6e-+6OH-= IO3-+3H2O，
a极区的KI最终转变为KIO3 D.当阳极有0.1mol I-放电时，阴极生成
6.72LH2
二、制备某些物质
例4:H3PO2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)：
离子交换膜在电化学中的应用
在近几年的高考试题中,离子交换膜是电化学的考查热 点，且常考常新。其考情如下：
命题点
五年考情
阳离子交换膜
2018·Ⅰ·T27，2016·Ⅰ·T11， 2014·Ⅰ·T27，
阴离子交换膜 2016·Ⅰ·T11，2014·Ⅰ·T27
质子交换膜 2018·Ⅰ·T13，2015·Ⅰ·T11
L(标准状况)，则除去的尿素为 7.2 g(忽略
气体的溶解)。
巩固训练
4.化学在环境保护中起着十分重要的作 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。电化学降解 NO3－的原理如图所示。
①电源正极为 A （填A或B），
阴极反应式为 2 NO3－ +10e－+6H2O = N2↑+ 12OH－
离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子具有 选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。 1.常见的离子交换膜: (1)阳离子交换膜,简称阳膜,只允许阳离子通过,即允许H+和其 他阳离子通过,不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜,简称阴膜,只允许阴离子通过,不允许阳离子 通过。 (3)质子交换膜,只允许H+通过,不允许其他阳离子和阴离子通过。