16 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Ⅰ）

第三板块化学反应与能量 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 者的青眯。 (一)离子交换膜的类型及作用 分析如下： 判断电书写电极检查离子浓度 +阳离了交换膜· 只允许阳离了通过，别 确定膜（或离 止阴离了和气体通过 极名称反应 变化 子移动方向) 只允许阴离了通过，阻 ·阴离子交换膜 止阳离子和气体通过 2H2O-4e I室c(H+)H+通过阳离 型 阳极 只允许质子（Ⅱ）和水 02↑ 增大，即c(阳 子交换膜由I 质子交换膜 分子通过 (石墨) +4H+ 离子)增大 室移向Ⅱ室 交换 双极膜 →平衡膜左右两侧电荷，得到稳定电流 Ⅲ室阴离子电 CI厂通过阴离 作 阴极 Co++2e 幽离某些物质，防止发生反应 荷数大于阳离 子交换膜由Ⅲ 用 (Co) Co 用丁物质的制备、物质分离、提纯 子电荷数 室移向Ⅱ室 (二)常见含“膜”电化学装置解读 3.三膜四室 1.单膜双室 以四室电渗析法制备H3P()2(次磷酸)为例， 带阳离子交换膜的氯碱工业电解模型（选自教材）： 其工作原理如图所示： C阳离子交换膜1山 o H. 阳离子 阴离子 阳离子 饱和Na( 稀Na(I溶液 行 交换膜 交换腹 交换膜 石堡 溶液 b 阳极 阴极 aCI溶液 OII 三NaOI溶液 HPO. NaH PO NaOH 稀酸 稀溶没 浓济液 稀溶液 分析如下： 阳极室 产品室 原料室 阴极室 此时，阳离子交换膜的作用是平衡电荷，形 分析如下： 成闭合回路；防止C12和H2混合而引起爆炸： 判断电 书写电极 检查离子 确定膜（或离子移动 避免Cl2与NaOH反应生成NaCIO,影响NaOH 极名称反应 浓度变化方向) 的产量：避免CI一进人阴极区导致制得的Na(OH 阳极室 H+通过阳离子交换 不纯 2HO-4c c(H+) 膜进人产品室，原料 2.双膜三室 阳极 02↑ 增大，即室中的H2PO2通 水溶液中电解制备金属钴的装置示意图（选自 (a) +4H+ e(阳离 过阴离子交换膜进 广东卷)。 子)增大 入产品室 石墨 阳离子 阴离子 阴极室 交换 换模 1H2O+4e c(OH-) 原料室中的Nat通 H 阴极 H 2H4 增大，即过阳离子交换膜进 cr (b) Co +4OH c(阴离 入阴极室 子)增大 71 新高考方案·专题增分方略化学 4.四膜五室 CuSO,电镀废液，向甲室加人足量氨水后电池开 海水中除含有钠、氯等元素，还含有钙、镁，钾、 始工作。下列说法不正确的是 () 硫酸根离子等。现利用“电渗析法”对海水进行淡 A.甲室Cu电极为正极 化，技术原理如图 B.隔膜为阴离子膜 C.电池总反应为Cu2++4NH3—[Cu(NH3)4]2+ D.NH扩散到乙室将对电池电动势产生影响 戊 听讲随笔： 膜 CaCO和 淡水 Mg(OID) 分析如下： 判断 书写电极 检查离子浓度 确定膜（或离子 电极 变化 移动方向) 名称 反应 [思维建模] 含膜电池的思路分析 阳极2C1--2e 甲室c(CI ) Na+等阳离子通 判断装 根据有无外加电源，判断是电解池还是 减小，即c(阴 过阳离子交换膜 (甲) -C12↑ 置类型 原电池 离子)诚小 由甲室移向乙室 2H0+2e 戊室c(OH厂) (OH等阴离子通 分清州 即交换膜属于阳膜、朋膜或质子膜中的 阴极 膜类型 哪一种，判断隔膜允许哪种离子通过 (戊) H2 增大，即c(阴过阴离子交换膜 0 20H 离子)增大 由戊室移向丁室 根据题给信息分析隔膜的作用是平衡电 分析隔 荷，还是让离子选择性通过避免副反应 膜作用 5,创新考查中的双极膜 发生，或为了生成特定物质 0 根据电极类型、交换膜两侧离子变化、电 阴离了选择层行 一刚离了选择层 与出电 OH 极反应 荷变化或离子迁移方向等综合信息书写 电极反应式，最后做出综合推断或计算 H.O [提能集训] 双极膜 题点（一）交换膜在物质制备中的应用 分析如下： 1.过硫酸铵[(NH)2S2Og]可用作氧化剂、漂白剂。 双极膜是一种新型离子交换膜，其膜主体可 利用电解法在两极分别生成过硫酸铵和过氧化 分为阴离子选择层、阳离子选择层和中间界面层， 氢的装置如图所示。下列说法错误的是() 水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中。 b 与传统阴、阳离子交换膜不同，双极膜可以大幅度 阴 (NILS2O 降低内部电阻，同时水电离产生H+和OH一可在 电场的作用下