专项突破三　离子交换膜的应用与燃料电池电极反应式书写-【创新思维】2023高考二轮化学专题复习配套PPT课件（老教材老高考）

专项突破三　离子交换膜的应用与燃料电池电极反应式书写 二轮 · 化学 一、离子交换膜的应用 离子交换膜有其独特的特性，生产、生活中有非常重要的应用，在高考试题中也频频出现，现在咱们一起进行梳理、总结，以便在高考应考中得心应手。 二轮 · 化学 1．离子交换膜的功能、类型、作用与选择 二轮 · 化学 二轮 · 化学 二轮 · 化学 二轮 · 化学 二轮 · 化学 3．常见题型：“单膜”“双膜”“多膜”电解池 (1)“单膜”电解池 [例1]　KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示： 二轮 · 化学 (1)写出电解时阴极的电极反应式：________________________。 解析：(1)电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。 (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－＋H2↑ K＋ 由a到b 二轮 · 化学 (2)“双膜”电解池 [例2]　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(　　) 二轮 · 化学 答案：D 二轮 · 化学 二轮 · 化学 [例3]　H3PO2也可用电渗析法制备。“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)： 二轮 · 化学 (1)写出阳极的电极反应式：__________________________________。 解析：(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 二轮 · 化学 (2)分析产品室可得到H3PO2的原因：_______________________________ ____________________________________________________________。 阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室， 二轮 · 化学 (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_________________________。 二轮 · 化学 [题组训练1] 1．(2022·山东济南一模)在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基(·OH)，处理含苯酚废水和含SO2烟气的工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　　) 二轮 · 化学 A．电势：N电极>M电极 B．阴极电极反应式为O2＋2e－＋2H＋===2·OH C．每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol H＋透过膜a D．若·OH只与苯酚和SO2反应，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比为1∶14 答案：C 二轮 · 化学 二轮 · 化学 每处理9.4 g苯酚(即0.1 mol)，理论上有2.8 mol电子转移，则有2.8 mol H＋透过膜b，C错误；若·OH只与苯酚和SO2反应，转移电子数之比为28∶2，则参加反应的苯酚和SO2的物质的量之比为1∶14，D正确。 二轮 · 化学 二轮 · 化学 答案：D 二轮 · 化学 二轮 · 化学 3．我国科学家研发了一种水系可逆Zn－CO2电池，将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O解离成H＋和OH－，工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) 二轮 · 化学 答案：C 二轮 · 化学 二轮 · 化学 D项，复合膜中H2O H＋＋OH－，由于电子所带电荷数与H＋或OH－所带电荷数相等，所以外电路中每通过1 mol电子，通过a膜的H＋或通过b膜的OH－物质的量均为1 mol，即复合膜层间有1 mol H2O解离，故D正确。 二轮 · 化学 4．双极膜电渗析一步法盐制酸碱的技术进入了工业化阶段，某科研小组研究采用BMED膜堆(如图所示)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。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(　　) 二轮 · 化学 A．电极Y连接电源的正极，发生还原反应 B．Ⅰ口排出的是混合碱，Ⅱ口排出的是淡水 C．电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D．a左侧膜为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜 答案：C 二轮 · 化学 解析：由H＋、OH－的移动方向可知电极X为阳极，电极Y为阴极。A项，电极Y为阴极，