2024届高三化学一轮复习 离子交换膜在高考电化学中的应用课件

离子交换膜在高考电化学中的应用 前置作业 [全国卷Ⅲ]KIO3也可采用“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－＋H2↑ K＋ 由电极a到电极b 【课标要求】 1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。了解原电池及常见化学电源的工作原理。了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 2.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。 【高考热点】 1.电极的判断及其电极反应式的书写或判断。 2. 两极产物及两极反应类型的判断。 3. 两极附近溶液的pH变化。（难点） 4. 电子、电流、离子移动方向，离子交换膜及其判断（重难点） 。 5. 电子守恒的相关计算。（难点） 主题一、单膜电化学装置及相关计算 1.离子交换膜的种类 2.原电池 负极：发生_______反应，电子______，电流______ ，______移向，电势___ 正极：发生_________ 反应，电子______，电流______，______移向，电势___ 氧化 还原 流出 流入 阴离子 低 高 流入 流出 阳离子 必备知识 阳离子交换膜（阳膜）只允许阳离子通过 阴离子交换膜（阴膜）只允许阴离子通过 质子交换膜（只允许H＋通过） 双极膜（BP）阴阳复合膜，能解离出H＋和OH－ 主题一、单膜电化学装置及相关计算 3.电解池 阳极：发生_______反应，电子______，电流______ ，______移向，电势___ 阴极：发生_________ 反应，电子______，电流______，______移向，电势___ 氧化 还原 流出 流入 阴离子 高 低 流入 流出 阳离子 必备知识 归纳总结：构建电化学的认知模型 e- e- 阴(正)极 阳(负)极 化合 价升高 阳(负)极氧化 阴(正)极还原 氧化产物 阳离子（氧化性） 阴离子（还原性） 还原剂 失电子 还原产物 氧化剂 得电子 化合 价降低 装置要素 失电子场所 （阳(负)极材料） 离子导体 （电解质） 电子导体 （导线） 得电子场所 （阴(正)极材料） 反应微粒 生成微粒 电子流向 得失电子 微粒后续反应 原理要素 e- e- 宏观辨识 微观探析 证据推理 模型认知 用电器或电源 【例1】 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 主题一、单膜电化学装置及相关计算 证据 推理判断 电源 离子运动方向（ H＋由a极区向b极区迁移） 物质变化 O2 H2O2 a极O2 生成 电子流向（b极为正极，得电子， a极H2O失电子） 电解池装置 定性 2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ 4H＋＋2O2＋ 4e－ ===2H2O2 质子交换膜 定量计算 得失电子守恒 8 解题模型 证据 推理判断 有无电源 装置类型 物质变化 电子转移方向 离子运动方向 离子运动方向 交换膜类型 电子转移数目 两极物质变化及浓度变化 电子流向 电极类型 电极反应式 本质：得失电子守恒 定性判断 定量计算 9 【练习1】 微生物燃料电池能将污水中的乙二胺(H2NCH2CH2NH2)氧化成环境友好的物质，示意图如图所示，a、b均为石墨电极。下列说法错误的是( ) A.电池工作时质子通过质子交换膜由负极区向正极区移动 B.a电极的电极反应为H2NCH2CH2NH2－16e－＋16OH－===2CO2↑＋N2↑＋ 12H2O C.a电极上的电势比b电极上的电势低 D.电池工作时b电极附近溶液的pH保持不变 证据推理与模型认知 BD H2NCH2CH2NH2－16e－＋4H2O===2CO2↑＋N2↑＋16H＋ 【例2】 H3PO2（次磷酸）具有较强还原性，可以通过电解的方法制备。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)： 阳极室的H+穿过阳膜至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜至产品室，二者反应得到H3PO2 ①分析产品室可得到H3PO2的原因