新人教版选择性必修1第4章离子交换膜在电化学中的应用专题提升课件(27张)

【解析】选C。A项,化学能转化为热能和电能,不可能 100%转化为电能,错误;B项,电子不能经过电解质溶液, 所以电子由a极流出经导线流入b极,错误;C项,a为负极, 发生氧化反应,电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O==== 2CO2+12H+,正确;D项,状况不知,无法由体积求物质的量, 所以通过H+的物质的量不知,错误。
专题提升课 3.离子交换膜在电化学中的应用
【归纳整合】 1.常见的隔膜 隔膜又叫离子交换膜,由高分子特殊材料制成。离子 交换膜分三类: (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。
【母题追问】(1)写出阴极的电极反应式。 提示:2H++2e-====H2↑或2H2O+2e-====H2↑+2OH-。
(2)气体B为_________,气体C为_________。 提示:O2 H2
(3)D口出来的物质是什么? 提示:NaOH溶液。
(4)E、F、G口充入的物质分别是什么? 提示:E口充入稀硫酸,F口充入Na2SO4溶液,G口充入稀 NaOH溶液。
+ ClCH2CH2Cl,D项正确。
=
2.(2020·哈尔滨高二检测)电渗析法淡化海水装置示 意图如下,电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间 排列,将电解槽分隔成多个独立的间隔室,海水充满在 各个间隔室中。通电后,一个间隔室的海水被淡化,而 其相邻间隔室的海水被浓缩,从而实现了淡水和浓缩海 水分离。下列说法正确的是 ( )
【补偿训练】 1.(2020·武汉高二检测)电解合成1,2-二氯乙烷
的实验装置如下图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.该装置工作时,化学能转变为电能
B.CuCl2能将C2H4还原为1,2-二氯乙烷 C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D.该装置总反应为CH2＝CH2+2H2O+2NaCl
2.隔膜的作用 (1)能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防 止发生化学反应。 (2)能选择性通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路 的作用。
3.离子交换膜选择的依据 离子的定向移动。 4.离子交换膜的应用
5.“隔膜”电解池的解题步骤 (1)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。 (2)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。
(3)分析隔膜作用。在产品制备中,隔膜作用主要是提 高产品纯度,避免产物之间发生反应,或避免产物因发 生反应而造成危险。
6.离子交换膜的计算 (1)迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的 电子数。 (2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁 移引起的变化之和。
【典例示范】 【典例】(2020·长春高二检测)现有阳离子交换膜、阴 离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱 工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产 NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中不正确的是 ( )
Y为阳离子交换膜,C项错误;该装置中电解反应为
2CuCl+2NaCl+2H2O =电=解=2CuCl2+2NaOH+H2↑,后续反应
为C2H4+2CuCl2====C=lCH2CH2Cl+2CuCl,将两反应相加,
可得总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaCl =电=解=H2 + 2NaOH
A.阳极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑ B.从A口出来的是硫酸溶液 C.b是阳离子交换膜,允许Na+通过 D.Na2SO4溶液从E口加入
【思维建模】解答离子交换膜类试题的思维流程如下:
【解析】选D。A项,阳极上OH-放电,阳极反应式为4OH-4e-====2H2O+O2↑,正确;B项,阳极OH-放电,放氧生酸, 故从A口出来的是H2SO4溶液,正确;C项,在阴极室一侧 放置阳离子交换膜,只允许通过阳离子,则b是阳离子 交换膜,允许Na+通过,正确;D项,NaOH在阴极附近生成, 则Na2SO4溶液从F口加入,错误。
A.离子交换膜b为阳离子交换膜 B.各间隔室的排出液中,①③⑤⑦为淡水 C.通电时,电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变 化明显 D.淡化过程中,得到的浓缩海水没有任何使用价值
【解析】选B。根据最右室中生成氢气,说明H+放电,为 阴极,则最左室为阳极,Cl-放电,生成氯气,最左室中Cl浓度降低,①中Cl-向最左室移动,故离子交换膜b为阴 离子交换膜,A项错误;①中Cl-向最左室移动,Na+向②中 移动,排出液为淡水,依次类推,③、⑤、⑦中排出液为 淡水,B项正确;通电时,电极1为氯离子放电,pH变化
电解 ====
H2+2NaOH
+ClCH2CH2Cl
【解析】选D。该装置为电解池,工作时电能转变为化 学能,A项错误;根据图示,CuCl2和C2H4反应,生成CuCl和 ClCH2CH2Cl,CuCl2被C2H4还原为CuCl,C2H4被CuCl2氧化 为ClCH2CH2Cl,B项错误;阳极上CuCl转化为CuCl2,Cl-透 过离子交换膜X向阳极移动,故X为阴离子交换膜,阴极 上生成NaOH和H2,则Na+透过离子交换膜Y向阴极移动,故
不大,而电极2为H+放电,pH增大,C项错误;淡化过程中, 得到的浓缩海水可以用于提炼其他化学物质,例如食盐、 金属镁、溴等,有着较大使用价值,D项Hale Waihona Puke Baidu误。
【素养训练】 (2020·沧州高二检测)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工 作原理如图,有关叙述正确的是
()
A.该装置能实现化学能100%转化为电能 B.电子移动方向为a极→b极→质子交换膜→a极 C.a电极的电极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-==== 2CO2+12H+ D.当b电极消耗22.4 L O2时,质子交换膜有4 mol H+通 过