2024届高三化学一轮复习 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？ － + Cl2 H2 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H2SO4 Na2SO4溶液 稀NaOH H2SO4溶液 NaOH溶液 O2 H2 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16g C.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1 mol电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g D.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∶1 B 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1 mol气体就有2 mol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2 H3PO2(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