2024届高三化学二轮复习 各种离子交换膜 课件

主讲老师： 专题6 离子交换膜 高中化学二轮复习课件 2024 1-各种各样的离子交换膜 1.什么是离子交换膜？ 离子交换膜一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。在应用时，主要是利用它的离子选择透过性。 2.离子交换膜的功能： 使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。 3.离子交换膜在电化学中的作用： (1)隔离某些物质或离子，防止阴极产物和阳极产物发生反应。 (2)用于物质的制备，在阴极或阳极得到对应的产物。 (3)对物质进行分离、提纯等。 原电池：正→正；负→负；电解池：阴阳相吸 选择透过或不能透过的，可以是分子、离子、气体，水等 离子定向运动的另一种动力：浓差,高浓度到低浓度。 4.离子交换膜的类型： 阳离子交换膜 阴离子交换膜 质子交换膜 只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过 阴离子交换膜只允许阴离子通过 质子交换膜只允许质子(H＋)通过 双 极 膜 阳离子向“正极”或“阴极”迁移 阴离子向“负极”或“阳极”迁移 双 极 膜 双极膜在直流电作用下将水解离 ,膜两侧分别得到H+和OH-,与其他阴膜、阳膜组合成双极膜电渗析系统 , 可在不引入新组分的情况下，将盐转化为对应的酸和碱 。 阳极 阴极 H+ H+ H+ H+ H+ H+ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ OH－ H+ H+ H+ H+ H+ H+ 朝向阴极方向，产生的是H+ 朝向阳极方向，产生 OH- 分化式的电渗析膜 2024 2-离子交换膜的3大作用 甲池中发生反应 Zn－2e－＝Zn2＋， 导致c(Zn2＋)增大 乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－＝Cu，导致c(Cu2＋)减小 要得到稳定的电流，甲池中的Zn2＋ 通过离子交换膜进入乙池，保持溶液中的电荷平衡，而阴离子并不通过交换膜，所以c(SO42-)保持不变 作用1：平衡左、右两侧电荷，得到稳定电流 【典例】氯碱工业——立式阳离子隔膜电解槽 + - 精制 饱和食盐水 水(含少量NaOH) Cl2 H2 NaOH溶液 淡盐水 Na+ 阳离子交换膜的作用：(1)防止H2,Cl2混合发生爆炸；（2）阻止Cl2和NaOH反应导致NaOH不纯 阴极：碳钢网 阳极：钛网 作用2：隔离某些物质或离子，防止阴极产物和阳极产物发生反应 电解原理 阳极：2Cl-－2e-＝Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e-＝H2↑+2OH- 总反应： 2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 电解 阴极：放氢生碱 阳极：氯气 【典例】氯碱工业——假如换成阴离子交换膜，得到NaClO溶液！ + - 精制 饱和食盐水 水(含少量NaOH) Cl2 H2 NaOH溶液 淡盐水 NaClO OH- 电解原理 阴离子交换膜的作用：(1)防止H2,Cl2混合发生爆炸；（2）促使Cl2和NaOH反应生成NaClO产品 阴极：碳钢网 阳极：钛网 【注意】 为什么不用阴离子交换膜？换膜换反应，换产物！ 阳极：2Cl-－2e-＝Cl2↑ 阴极：2H2O＋2e-＝H2↑+2OH- 反应： 2NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O 总反应NaCl + H2O ====NaClO + H2↑ 电解 电解 作用3.制备某些特定产品 【典例】用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示： 左池为阴极：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，导致阴极区域c(OH－)增大，放置阳离子交换膜可让Na＋向阴极定向移动，从而产生高浓度的NaOH溶液 右池中阳极电极反应式：SO32-－2e－＋H2O＝SO42-＋2H＋ ，阴离子交换膜可使SO32－移向阳极区，而发生上述反应，故在阳极区产生高浓度的硫酸 阳极：放氧生酸 阴极：放氢生碱 稀NaOH 较浓H2SO4 电解Na2SO3得到NaOH，H2SO4 类型：分化型电解:盐→酸、碱 2024 3-各类离子交换膜详解 单阳膜 （2）不允许阴离子通过进入阳极区，防止阳极产物与阴离子反应 （1）只允许阳离子通过 【典例1】(2020·浙江1月选考，18)在氯碱工业中，离子交换膜法电解饱和食盐水如图，下列说法不正确的是（ ） A.电极A为阳极，发生氧化反应生成氯气 B.离子交换膜为阳离子交换膜 C.饱和NaCl溶液从a处进，NaOH溶液从d处出 D.OH－迁移的数量等于导线中通过电子的数量 ✖ ✔ ✔ ✔ D A对，电极A上产生Cl2，则电极A是阳极，发生氧