化学反应原理第四章电化学基础-微专题-《离子交换膜在电化学中的运用》

1、微专题离子交换膜在电化学中的运用【学习目标】1、学会选择离子交换膜的一般方法，了解离子交换膜的作用。2、能运用离子交换膜的解题模型，分析其在电化学中的运用。【感悟高考】(2023年全国I卷27(4)H3PO2（次磷酸）具有较强还原性，可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：（1）阳极的电极反应式_（2）分析产品室可得到H3PO2的原因： （3）早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是有 杂质。该杂质产生的原因是 。 分析离子交换

2、膜离子交换膜的类型：离子交换膜的作用： 【回归教材】思考：在下列两个装置中，要选择何种离子交换膜？(画出膜) 制备物质（氯碱工业） 除杂提纯（海水淡化） 【解题建模】 “离子交换膜”电解池一、分清隔膜类型 二、判断离子迁移方向 三、分析隔膜作用 应用一 用于物质的分离和提纯例1：（改编）通过电解法分离NaHSO3与Na2SO3混合物,其装置如下图。下列说法不正确的是()A阳极的电极反应式为2H2O -4e- = 4H+ + O2B阳极区c(H+)增大,H+由a室经阳离子交换膜进入b室C外电路每转移0.2 mol电子，有0.2 mol Na+从c室进入b室Dc室得到Na2SO3的原因是2HS Q

3、UOTE O3- + 2e - = H2 + 2SO32-应用二 用于物质的制备类型（一） 判断离子的迁移方向例2：（1）(2023年全国卷节选)KIO3可采用“电解法”制备，装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_。电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。（2）(2023年全国卷节选)制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为_。电解后，_室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。类型(二)判断离子交换膜的类型例3：四室式电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示

4、。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（ ）b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 通电后室中的Cl透过c迁移至阳极区C、四室中的溶液的pH均升高D电池总反应为4NaCl6H2Oeq o(=,sup7(电解)4NaOH4HCl2H2O2【错题重做】1（选改）“绿水青山就是金山银山”，研究NO2、NO、CO、NO2- 等大气污染物和水污染物的处理对建设美丽中国具有重要意义。电化学降解亚硝酸根(NO2)的原理如图。（1）电源的负极是：_ （2）右侧的电极反应式为： _ （3）若电解过程中转移了6mol电子，则膜右侧电解

5、液的质量变化值(m右)为： _ （4）将膜左侧的溶液换成HCl溶液对总反应是否有影响？原因？2H3BO3可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备，其工作原理如图，下列叙述错误的是（ ）AM室发生的电极反应式为2H2O4e=O24HBN室中：a%b%Cb膜为阴膜，产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D理论上每生成1 mol产品，阴极室可生成标准状况下5.6 L气体【巩固提升】1(2023年全国卷)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（ ）A相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B阴极区，在氢化

6、酶作用下发生反应H2+2MV2+2H+2MV+ C正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动2(2023年全国I卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO42可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是（ ）A通电后中间隔室的SO42离子向正极迁移，正极区溶液pH增大B该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C负极反应为2H2O4e=O2+4H+，负极区溶液pH降低D当电路中通过1mol电子的电

7、量时，会有0.5mol的O2生成3（改编）电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，工作原理如图所示。下列有关说法错误的是（ ）A阳极可发生电极反应：B阴极附近溶液的pH减小 Ca膜为阴离子交换膜， b膜为阳离子交换膜DI、II分别是淡水、浓海水出口4用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NHeq oal(,4)，模拟装置如图所示。下列说法正确的是()阳极室溶液由无色变成棕黄色 阴极的电极反应式为4OH4e=2H2OO2电解一段时间后，阴极室溶液的pH升高 D电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO45如图是在酸性电解质溶液中，以惰性材料作电极，将CO2转化为丙烯的原理模型。太阳能电池的负极是_。(填“a”或“b”)生成丙烯的电极反应式是_。6利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。Li