专题微课3.3 精研究——交换膜在电化学装置中的应用（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（老教材）

专题微课3.3　 精研究—— 交换膜在电化学装置中的应用 电化学试题命题时，电化学装置中大部分含有交换膜，且一般为离子交换膜。离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选择透过性，且电化学性能优良，在涉及电化学的工业生产中广泛应用。由于离子交换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，实现资源的最优配置，考查学生的学以致用能力；因此备受高考命题者的青睐。命题的角度主要有：(1)交换膜类型的判断；(2)离子的迁移；(3)通过交换膜的离子数目计算等。 析高考—清清楚楚备考 1．(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(　 ) A．析氢反应发生在IrOx­Ti电极上 B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx­Ti电极 C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况) 解析：IrOx­Ti电极接电源正极，为阳极，发生失电子的氧化反应，故电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A错误；质子交换膜只允许H＋通过，故左室H＋从IrOx­Ti电极向Cu电极迁移，B错误；Cu电极接电源负极，为阴极，发生得电子的还原反应，根据图中物质转化关系知CO2可发生反应2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，C正确；由A可知每转移1 mol电子，阳极生成0.25 mol即5.6 L(标准状况)O2，D错误。 答案：C　 解析：由题目信息知，Zn电极为负极，MnO2电极为正极，电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，A项错误。 答案：A　 解析：阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸，其方程式为Cl2 ＋H2O===HCl＋ HClO；溶液a是阴极的产物，在阴极发生反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合形成氢氧化钾。 答案：(1)Cl2 ＋H2O===HCl＋ HClO　(2)阴极发生反应： 2H2O＋2e－===H2↑ ＋ 2OH－生成OH－，K＋ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液 建模型—明明白白解题 解答含膜电池题的思维模板 典题例析 如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是 (　 ) A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) [模型应用] 一、获取信息，三步理清工作原理 二、逐项分析，得出正确答案 a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，故A正确；因石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06 mol，根据阳极电极反应式2H2O－4e－===O2＋4H＋，产生氧气为0.015 mol，体积为336 mL (折合成标准状况下)，故D正确。 [答案]　C 全练通—扎扎实实训练 答案：C　 解析：由题图可知，Ⅱ室：(NH4)2SO4―→(NH4)2S2O8，部分O元素化合价由－2价升高为－1价，化合价升高被氧化，故右侧Pt电极为阳极，b为外接电源正极，a为外接电源负极，左侧Pt电极为阴极。根据分析，a为外接电源负极，A正确；根据分析，阴极上氧气被还原，阳极上硫酸根离子被氧化，电解总反应正确，B正确；根据阳极产物可知，反应需要消耗硫酸根离子，故阴离子交换膜不可用阳离子交换膜替代，C错误；电解池工作时，Ⅰ室溶液中氢离子移向阴极，硫酸根离子移向阳极，消耗硫酸，故Ⅰ室溶液质量理论上逐渐减小，D正确。 2．三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是(　 ) A．酸碱的浓度：进等于出 B．右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1 D．右侧离子交换膜为阴离子交换膜 答案：B　 解析：由题图可知，中间室离子向两侧迁移，右侧得到氢氧化锂、左侧得到硫酸，则右侧电极为阴极，水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，左侧电极为阳极，水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子。由分析可知，左室有生成的氢离子和迁移过来的硫酸根离子，硫酸浓度变大，右室有生成的氢氧根离子和迁移过来的锂离子，氢氧化锂浓度变大，A错误；右侧电极