高三化学一轮复习离子交换膜在电化学中的应用课件

高三化学一轮复习离子交换膜在电化学中的应用

交流与讨论下图为实验室电解饱和NaCl溶液装置图，写出电极反应式和总反应式。饱和食盐水2Cl－－2e－===Cl2↑2H2O＋2e－===H2↑+2OH-

2Cl－+2H2O===2OH-+H2↑+Cl2↑电解阳极：阴极：总反应：2NaCl+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑电解C C思考：若用该装置在工业上制取NaOH、H2和Cl2

，此装置有何缺陷？

应该如何改进？－+Cl2H2淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；氯碱工业中阳离子交换膜的作用：b、避免氯气和氢氧化钠反应，而影响氢氧化钠的产量。c、让离子进行移动，平衡电荷，形成闭合回路。

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(

)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种溶质学以致用C离子交换膜1.分类：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。3.应用：隔离某些物质，防止其发生副反应用于物质的制备物质的分离和提纯现有阳离子交换膜、阴离子交换膜，石墨电极和如图所示的电解槽，用氯碱工业中的离子交换膜技术，可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。稀H2SO4Na2SO4溶液稀NaOHH2SO4溶液NaOH溶液O2H2阳离子交换膜阴离子交换膜牛刀小试钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是A.工作时，I室和II室的pH均增大B.生成1molCo，I室溶液质量理论

上减少16gC.移除两交换膜后，石墨电极上发

生的反应不变D.电解总反应：2Co2++2H2O===2Co+O2+4H+牛刀小试D电解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1mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5gD.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∶1B某些无公害免农药果园利用如图所示电解装置，进行果品的安全生产，解决了农药残留所造成的生态及健康危害问题。离子交换膜是哪种呢？牛刀小试如何进行离子交换膜的选择?找两极看移动判断交换膜的作用选择交换膜的类型例1

某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如图)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。下列说法正确的是A．电极a连接电源的负极B．电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有

害气体的产生C．电极a每产生1mol气体就有2mol离子通过B膜D．C为阴离子交换膜B物质的制备变式训练1物质的制备(2020·高考山东卷)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是(

)A．阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑B．电解一段时间后，阳极室的pH未变C．电解过程中，H＋由a极区向b极区迁移D．电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量D隔离物质例2H3PO2(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:

。

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杂质,该杂质产生的原因是

。

①2H2O-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

③H2PO2-或H3PO2被氧化电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的原理如图所示。阳极的电极反应式为

,阴极产生的物质A的化学式为

。

隔离物质变式训练2H24CO32-+2H2O-4e-=4HCO3-+O2

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()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1mol电子时，可生成32g精铜物质的分离提纯例3D

用电解法可提纯含有某种钾的含氧酸盐杂质(如硫酸钾、碳酸钾等)的粗KOH溶液，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A．电极N为阳极，电极M上H＋发生还原反应B．电极M的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．d处流进粗KOH溶液，e处流出纯KOH溶液D．b处每产生11.2L气体，必有1molK＋穿过阳离子交换膜物质的分离提纯变式训练3变式训练3B1.利用二氧化碳制备乙烯，用惰性电极电解强酸性二氧化碳水溶液可得到乙烯，其原理如图所示。①b电极上的电极反应式为_______________________________________；②该装置中使用的是__________(填”阴“或”阳“)离子交换膜。2CO2＋12e－＋12H＋===C2H4＋4H2O阳小试身手

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()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电解除污C小试身手3.KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示（1）写出电解时阴极的电极反应式：

（2）电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为其迁移方向是

2H2O+2e-=2OH-+H2K+由a到b