2025届高三化学一轮复习 原理-电化学（离子交换膜）课件

高三一轮复习·化学反应原理 化学能与电能 ——“膜”相关 电化学的应用（①氯碱工业） 【问题1】疫情期间，通过电解饱和食盐水可以制备84消毒液的主要成分NaClO，请分析其中的原理。 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH- 后续反应：Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- 【问题2】氯碱工业主要是生产Cl2和NaOH，该装置存在什么缺陷？如何改进？ P176 缺陷（氢气和氯气、氯气和氢氧化钠） 使用离子交换膜，使用阳离子交换膜 ❀离子交换膜的类型与作用 离子交换膜的作用：（1） 平衡两边电极区的电荷。 （2） 避免交换膜两边物质发生反应（反应物发生反应或产物发生反应）。 P183 离子交换膜 对应作用 阳离子交换膜 只允许阳离子通过 阴离子交换膜 只允许阴离子通过 质子交换膜 只允许H+通过 双极膜 双极膜是由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜，膜内为水层。在直流电场的作用下阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜、作为H+和OH-离子源。 电化学的应用 【问题3】必修二P100：“海水淡化的方法有蒸馏法、电渗析法、离子交换法等”。“三室式电渗析法”海水淡化装置如图，思考a膜和b膜各是什么膜? P176 ❀根据题目信息选择膜 电化学的应用 【问题4】用右图装置电解饱和食盐水，理论上当阳极产生1molCl2(忽略气体的溶解) ①阳极室溶液质量如何变化? ②阴极室溶液质量如何变化? P176 阳极室 1mol Cl2 2mol Na+ 减轻117g 阴极室 1mol H2 2mol Na+ 增重44g 穿过膜的电荷数 =电子转移数(Q=lt) 总结：分析极室离子浓度(溶液质量)等变化时 既要考虑电极反应本身，又要考虑离子的移动! P180 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。下列说法正确的是 ①写出阳极、阴极的电极反应式及总反应。 ②该装置除了可以制备金属钴，还有 其他副产品生成吗？请分析原因。 ③工作时，I室和II室pH变化情况。 ④每生成1 mol Co，I室溶液质量理论 上减少 g; ⑤请分析移除两交换膜后，两个电极 上的反应是否有变化。 含膜电池相关——2021·广东卷·T16·改编 钴（Co）的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。图 5 为水溶液中电解制备金属钴的装置示意。下列说法正确的是 含膜电池相关——2021·广东卷·T16 P180 D A. 工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大B. 生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上 减少16gC. 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： 【解析】 工作时，Ⅰ室电极反应式：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，pH减小；Ⅲ室电极反应式：Co2＋＋2e－===Co，Ⅲ室中的Cl－向Ⅱ室移动，Ⅰ室中的H＋向Ⅱ室移动，Ⅱ室pH减小；A错误；生成1molCo，转移2mol电子，Ⅰ室理论上生成0.5 mol O2，同时有2 mol H＋进入Ⅱ室，则Ⅰ室溶液质量共减小18g，B错误；移除两交换膜后，石墨电极上发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，C错误。 含膜电池相关——2024·广东卷·T16 一种基于氯碱工艺的新型电解池，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A. 阳极反应:2Cl- - 2e- = Cl2↑ B. 阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高 C. 理论上每消耗 1 mol Fe2O3， 阳极室溶液减少 213 g D. 理论上每消耗 1 mol Fe2O3， 阴极室物质最多增加 138g C 用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A. 电解总反应：KNO3 + 3H2O == NH3·H2O + 2O2 ↑+ KOH B. 每生成1mol NH3·H2O， 双极膜处有9 mol的H2O解离 C. 电解过程中，阳极室中KOH 的物质的量不因反应而改变 D. 相比于平面结构双极膜， “卯榫”结构可提高氨生成速率 含膜电池相关（双极膜）——2023·广东卷·T16 P179 B 【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。 【详解】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确； B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误； C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确； D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确； 故选B。 我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层H2O解离为H+和OH- ，并分别向两极迁移。下列说法正确的是 A.电极a为电源正极 B.膜q为阳离子交换膜 C.工作时，NaOH溶液浓度保持不变 D.N极的电极反应式为 Cr2O72- + 14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O 含膜电池相关（双极膜）——2022届·肇庆三模·T16 D A. Fe为阳极，电极反应式： Fe－6e－ ＋8OH－Fe＋4H2O B. 放电过程中，甲溶液NaOH浓度增大 C. 离子交换膜a是阳离子换膜 D. 当电路中通过1 mol电子的电量时， 中间隔室中离子数目减少NA 高铁酸钠（Na2FeO4）是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法错误的是 D 含膜电池相关 【解析】　由题可知，铁元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式：Fe－6e－ ＋8OH－Fe＋4H2O，A正确；铜电极为阴极，水得电子：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，生成氢气和氢氧根离子，导致阴极室溶液产生大量OH－，为了平衡电荷，中间隔室中的Na＋通过离子交换膜a，移向阴极室，故离子交换膜a为阳离子交换膜，所得溶液甲为NaOH浓溶液，B、C正确；铜电极上电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋ 2OH－，当电路中通过1 mol电子的电量时，生成1 mol OH－，中间室有1 mol钠离子进入阴极室，同时有1 mol氢氧根离子进入阳极室，故中间隔室中离子数目减少2NA，D错误。 $$