2021届高考化学一轮复习专题 离子交换膜在电化学中的功能优质课件PPT

巩固提高
4.有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如下 图所示（电极未标出），下列说法不正确的是（ D ）
小专题 Na＋
阳极
阴极 H2
Cl2
Na＋
-
+
+：O2+2H2O+4e－=4OH － -：2H2＋4OH－-4e－=4H2O
A．气体B为H2
2Cl2～O2～4e-
B．相同条件下，当电解池生成2L Cl2，理论上燃料电池应消耗1L O2
说法错误的是( B )
小专题
负极 失 得
0 失 -3得
正极 失得
A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 负极区B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋ MV＋-e－=MV2＋
C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动
(2)离子交换膜只允许一类离子通过，
则M为 阴离__子___(填“阴离子”或“阳离子”,下同)交换膜，N为__阳__离__子_交换膜.
+ 阳极
阴极
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－
wk.baidu.com
SO42- K＋
巩固练习 (3)四室电解池
以四室式电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例，其工作原理如图所示：
阴极(乙):4H2O+4e－=2H2↑+4OH－
阳极(甲):2H2O-4e－+4CO32-=4HCO3-＋O2↑
①判断电极名称； ②书写电极反应式
2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ H＋ + CO32- = HCO3-
巩固练习
1.(2019·高考全国卷Ⅰ)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，
电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列
练后反思
反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类 不同 ；
小专题 同种交换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数 不同；
离子迁移依据 电荷平衡 ，而离子数目变化量可能 不相等。
课技练堂反巧后小思点反结归拨思纳
你的收获
解这类（隔膜）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，
巩 7.(限制离子迁移)某原电池装置如下图所示，电池总反应为 2Ag＋Cl2=2AgCl。 固
练 习
- H＋
+ 正极:Cl2＋2e－=2Cl－
负极:Ag－e－＋Cl－=AgCl
Cl－
(a mol Cl－＋a mol H＋)
(1)当电路中转移a mole－时，交换膜左侧溶液中约减少 2a mol离子。交换膜右侧溶
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。
小专题 (2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3 .离子交换膜的选择依据 离子的定向移动。
4 .离子交换膜的应用
5．多室电解池的类型
(1)两室电解池 以惰性电极电解一定浓度的Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液为例， 其原理如图所示：
C．极室1与极室2之间的离子交换膜也为阳离子交换膜
D．溶液a、b、c的pH大小顺序为：a>b>c
c＞a＞b
巩固练习
(2)三室电解池
5.某小组同学设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氧气、氢气、硫酸和氢氧化钾。 (1)X极与电源的__正____(填“正”或“负”)极相连，
小专题 氢气从___C___(选填“A”、“B”、“C”或“D”)口导出。
小专题 应，并运用电解原理解决有关隔膜的实际问题。
2.证据推理与模型认知：利用电解池装置，分析电解原理，建立解答 有关隔膜在电解池问题中的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。 3.科学态度与社会责任：体会隔膜在电解原理中对社会发展的重大贡 献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对隔膜在电解有关的社 会热点问题上做出正确的价值判断。
Na＋ H＋ H2PO2-
阳极：2H2O－4e－=O2↑＋4H＋ 阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－
H＋＋H2PO2-=H3PO2 试分析产品室得到H3PO2的原因：
巩 6.（四室电解池）某电池研究员使用锂- 磺酰氯（ Li-SO2Cl2 ）电池作为电源电解 固 制备Ni(H2PO2)2，其工作原理如图所示。已知电池反应为 2Li+SO2Cl2 = 练 2LiCl+SO2↑，下列说法错误的是（ C ）
习
小专- 题+ 阳极
阴极
Ni2＋
Na＋
H2PO2-
A．电池中 C 电极的电极反应式为SO2Cl2+2e- = 2Cl-+SO2 ↑ B．电池的 e 极连接电解池的 h 极
C．膜 a 是阳离子交换膜，膜 c 是阴离子交换膜 都是阳膜 D．电解池中不锈钢电极的电极反应式为 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
液中c(HCl) ＞ (填“＞”,“＜”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
(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(标准状况)参与反应，
则必有 1 mol Cl－ 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)。
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。
小专题 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。
小专题 离子交换膜在电化学中的功能
学习目标
小专题 1.通过离子交换膜在原电池中的应用，强化巩固电子和
阴阳离子在电解池中的定向移动方向。 2.通过离子交换膜在电解池中的应用，强化巩固电子和 阴阳离子在电解池中的定向移动方向。
核心素养目标
1. 变化观念与平衡思想：能从多角度、动态地分析电解池中发生的反
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。
巩固练习