13 第三板块 层级Ⅱ 微专题(二) 与工业生产接轨的含“膜”电化学装置-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材 江苏专用）

新高考方案·专题增分方略化学 3.稀土Er单原子光催化剂能高效催化CO2的还： 下列说法错误的是 原反应，其反应历程与相对能量如图所示（其中 A.反应过程中所有步骤均发生还原反应 “”表示稀土Er单原子光催化剂)。 B.决速步骤为O·+2H++2e—H2O十· 朴对能员/eV C.稀土Er原子若催化1 mol CO2,需转移 07Orr其C2 0.20z 4 mol e 0.300.的 -.19 -0.80 L37 D.稀土Er原子提高了CO2的催化转化效率 1.30 -1.80 227 -2.30 2.66 -2.80 课下请完成P185的作业（二） 反应历程 微专题（二） 与工业生产接轨的含“膜”电化学装置 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、对溶液中的离 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，考查学生的学以致用能力，因此备受高考命题 者的青睐。 Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响NaOH的产 (一)离子交换膜的类型及作用 量：避免CI-进入阴极区导致制得的NaOH不纯。 →阳离子交换膜一 只允许阳离子通过，阴 止阴离子和气体通过 2.双膜三室 阴离了交换膜· 只允许阴离了通过，阻 类 水溶液中电解制备金属钴的装置示意图（选自 止阳离了和气体通过 型 广东卷)。 ·质子交换膜 只允许质子(H)和水 分子通过 +双极脱 石墨 阳离子 阴离子 Co 换 交换膜 交换膜 ·平衡膜左木两侧电荷，得到稳定电流 作 H H 用 隔离某些物质，防止发生反应 C C →州于物质的制备、物质分离、提纯 H Co' I室 Ⅱ室 Ⅲ室 (二)常见含“膜”电化学装置解读 分析如下： L.单膜双室 带阳离子交换膜的氯碱工业电解模型（选自教材）： 判断电 书写电极 检查离子浓度 确定膜（或离 极名称反应 变化 子移动方向) 计阳芮子交换膜1 饱和Na(们 a H 稀NOII溶液 2H0-4e I室c(H+)H+通过阳离 溶液 阳极 阳极 阴极 O2↑ 增大，即c(阳 子交换膜由1 C (石墨) +4H+ 离子)增大 室移向Ⅱ室 NaC溶液三 NaOll溶液 分析如下： C++2e Ⅲ室阴离子电C1一通过阴离 阴极 荷数大于阳离 子交换膜由Ⅲ 此时，阳离子交换膜的作用是平衡电荷，形成 (Co) Co 子电荷数 室移向Ⅱ室 闭合回路：防止C2和H2混合而引起爆炸：避免 60 第三板块 化学反应与能量 3.三膜四室 分析如下： 以四室电渗析法制备HPO2(次磷酸)为例， 判断 书写电极 检查离子浓度 确定膜（或离子 其工作原理如图所示： 电极 反应 变化 移动方向) 名称 阳离子 阴离子 阳离子 石提 交换膜 交换膜 交换膜 石翅 阳极2C1-一2e 甲室c(C1-) Na+等阳离子通 减小，即c(阴 过阳离子交换膜 (甲) Cl2↑ 离子)减小 由甲室移向乙室 11P3 Nall PO. NaoH 稀低酸 稀溶液 浓济液 稀溶液 阳极室 产品室 原料室 )极室 2H,0+2e OH一等阴离子 戊室c(OH 阴极 H2个 通过阴离子交换 (成) 增大，即c(阴 膜由戊室移向 分析如下： +20H 离子)增大 丁室 判断电 书写电极 检查离子 确定膜（或离子移动 5.创新考查中的双极膜 极名称 反应 浓度变化 方向) 阴离子选择层 阳离子选择层 OH 阳极室 H+通过阳离子交换 2H()-4e c(H+) 膜进入产品室，原料 H O 阳极 增大，即室中的HPO2通 (a) 双极膜 +4H c(阳离 过阴离子交换膜进 子)增大 入产品室 分析如下： 双极膜是一种新型离子交换膜，其膜主体 阴极室 可分为阴离子选择层，阳离子选择层和中间界 4H2O)-+4e 面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚 (OH-) 原料室中的Na+通 阴极 2H2↑增大，即 合物中。与传统阴、阳离子交换膜不同，双极膜 过阳离子交换膜进 (b) c(阴离 人阴极室 可以大幅度降低内部电阻，同时水电离产生 +40H- 子)增大 H十和OH一可在电场的作用下快速迁移到两侧 溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH 条件。 4.四膜五室 [典例](2023·山东等极考改编)利用热再生 海水中除含有钠、氯等元素，还含有钙、镁、钾、 氨电池可实现CuSO,电镀废液的浓缩再生。电池 硫酸根离子等。现利用“电渗析法”对海水进行淡 装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO, 化，技术原理如图。 电镀废液，向甲室加人足量氨水后电池开始工作。 下列说法不正确的是 () 海水 令 丙 阴 阳 阴 膜 膜 (S), 低温 溶液 热解