“离子交换膜”在电化学中的应用

1、欢迎阅读优秀的材料离子交换膜在电化学中的应用摘要：“离子交换膜”在电化学中的应用是近年来的热门话题。本文总结了几种常见的交换膜，并对其中涉及的计算难点进行了总结。关键词：电化学；离子交换膜；大学入学考试作者简介：魏春明(1982-)，女，湖北宜都人，本科，中学教师，研究方向：高中化学教学。与近两年的教学大纲相比，作者发现在电化学方面，对原电池和电解池的研究要求有了很大的提高。从最初的“了解原电池和电解池的工作原理和应用，我们可以写出电极反应和总反应方程式”到“了解原电池和电解池的组成、工作原理和应用，我们可以写出电极反应和总反应方程式。”从字面上看，虽然它只是从“理解”变成了“理解”，但其意义

2、是显而易见的。因为理解是化学知识的含义及其适用条件，它能正确地判断、解释和说明相关的化学现象和问题，“知道为什么”和“知道为什么”。近年来，全国高考中的电化学装置一般都装有离子交换膜，这类课题非常新颖，学生往往会犯错误，因为他们不能理解离子交换膜与阴阳离子运动方向之间的关系。一、离子交换膜的定义和分类离子交换膜是一种含有离子基团的聚合物膜，能够选择性渗透溶液中的离子。它也被称为离子选择性渗透膜，因为它的离子选择性渗透主要用于一般应用。根据通过的粒子，离子交换膜可分为多种类型，以下三种类型主要出现在高考试题中：(1)阳离子交换膜：阳离子交换膜在孔道上有许多微孔和负电荷基团。阳离子可以自由通过孔道

3、，即通过交换膜，而阴离子在移动到孔道时不能进入，因为它们被孔道中的负电荷基团排斥，所以它们不能通过交换膜。(2)质子交换膜：质子交换膜是阳离子交换膜的一种特殊情况，它只允许质子(氢)通过，不允许其他离子通过。(3)阴离子交换膜：阴离子交换膜在孔道上有许多微孔和带正电荷的基团。阴离子可以自由通过孔道，即通过交换膜，而阳离子不能进入，因为当它们移动到孔道时被孔道中的正电荷基团排斥，所以它们不能通过交换膜。二、离子交换膜的作用(1)隔离某些物质以防止反应。(2)用于物质的制备。(3)物质的分离和纯化。三、常见问题(1)使用阳离子交换膜的电化学装置例1(上海卷20xx，V)氯碱工业通过电解精炼饱和盐水

4、生产氯、氢、苛性钠和氯含氧酸盐等一系列化工产品。上图是通过离子交换膜进行盐水电解的示意图，其中仅允许阳离子通过。完成下列空格：(1)写出电解饱和盐水的离子方程。离子交换膜的功能是：精制饱和盐水从图中位置补充，氢氧化钠溶液从图中位置流出(选择“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)回答(1) 2Cl- 2H2O通电，Cl2H22OH-。防止OH-进入阳极室，与Cl2: 2naohcl2naclnacloh2o发生副反应；防止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合爆炸。a；d.分析离子交换膜的加入不会改变反应原理，因此溶液中的阳离子H在阴极得到电子变成H2，阴离子C1-在阳极失去电子形成Cl2，反应的离子方

5、程式为2Cl- 2H2O，由Cl2H22OH-带电图中的阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此可以防止阴极区溶液中的羟基进入阳极室并重新进入阳极室随着电解的进行，溶质氯化钠不断消耗，应及时补充。氯离子在阳极排出，因此精制饱和盐水从图中与阳极相连的位置A补充。在阴极处，被水电离的氢被连续排出，留下大量的氢氧原子-，其与穿过阳离子交换膜的钠结合形成氢氧化钠，氢氧化钠从图中的位置D流出。水是连续消耗的，因此从端口B连续加入蒸馏水，并且增强溶液可以用稀氢氧化钠溶液代替。(2)使用质子交换膜的电化学装置例2(第一册，20xx新课程标准，11)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理

6、如图所示。以下关于微生物电池的说法是错误的A.CO2在阳极反应中产生B.微生物在反应中促进电子的转移C.质子通过交换膜从负电极区域移动到正电极区域D.全细胞反应C6H12O6 6O26CO2 6H2O回答一从微生物电池工作原理示意图可以看出，在酸性环境下，C6H12O6与燃料电池相比，在负极上发生氧化反应；O2在正极还原，CO2在负极生成，A项错误；从微生物作用下化学能转化为电能可知，b项是正确的；c项，质子通过交换膜从负电极区移动到正电极区，这是正确的；d项，电池的总反应为c6h12o6o26co26h2o，正确。(3)使用阴离子交换膜的电化学装置例3 (20xx洛阳模拟)利用反应：6no2nh37n212h2o形成电池，不仅能有效消除氮氧化物的排放，减少环境污染，还能充分利用化学能。设备如图所示。以下陈述不正确()A.电流在通过负载后从右电极流向左电极B.为了使电池持续放电，选择阴离子交换膜作为离子交换膜C.电极a的反应式为2NH3-6e-N2 6HD.当处理448升NO2(标准条件)时，转移的电子是08摩尔答案三从总反应可以看出，NO2被还原并用作正极，因此电流从右向左流动，项目A是正确的。阳极经历还原反应6NO2 12H2O 24e-3N2 24OH-，阴极经历氧化反应8nh3 8NH3 24OH - 24e-4N2 12H2O。阳