电化学中的膜问题

电化学中的膜问题高三化学二轮

2016年考纲2017年考纲1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源种类及其工作原理。3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危止害及防止金属腐蚀的措施。考纲对比1.了解原电池和电解池的工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源种类及其工作原理。3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危止害及防止金属腐蚀的措施。

全国新课标高考试题分析【高考试题分布】年份2013Ⅰ2013Ⅱ2014Ⅰ2014Ⅱ2015Ⅰ2015Ⅱ2016甲卷2016乙卷题号10、27、281127121126111128分值14分6分6分6分6分6分6分8分真题回放（2015.新课标I卷,11）（2015.福建卷,11）（2014.新课标Ⅰ卷,

27）（2016.新课标I卷,11）（2015.上海卷,五）（2016.浙江卷,11）电化学中的“膜”问题

【活动探究一】交换膜在原电池中的应用【例1】(2015•天津,4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液电荷平衡

【思考1】

（1）迁移离子所带电荷总数与得失电子数的关系是什么?

（2）如果外电路中有3mol电子通过，溶液中会有多少离子穿过阳离子交换膜？1.选择性让某类离子单向通过，平衡两池电荷。2.隔离两池溶液。c电化学中的“膜”问题

【跟踪练习1】(2015•新课标)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是A．正极反应中有CO2生成

B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2OA氯碱工业：电解饱和NaCl溶液制取NaOH、Cl2

和H2精制饱和NaCl溶液淡盐水Cl2H2H2O(含少量NaOH）NaOH溶液1.隔离Cl2

和H22.防止Cl2

和NaOH反应3.降低分离难度提高产物纯度【活动探究二】交换膜在电解池中的应用电化学中的“膜”问题

在电解池中可以利用离子交换膜进行物质的制备、分离、提纯。【活动探究二】交换膜在电解池中的应用【例2】(2016.新课标I卷,11)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2H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成B电化学中的“膜”问题

在电解池中可以利用离子交换膜进行物质的制备、分离、提纯。【跟踪练习2】2014.新课标全国卷Ⅰ,27(4)]H3PO2也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分析产品室可得到H3PO2的原因

。②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

杂质。该杂质产生的原因是

。

电化学中的“膜”问题

阳极室的H+穿过阳膜至产品室，原料室的H2PO2-穿过阴膜至产品室，二者反应得到H3PO2PO43-H2PO2-或H3PO2被氧化【例3】（2014.福建卷,11）某原电池装置如右图所示，电池总反应为2Ag+Cl2=2AgCl。下列说法正确的是（）

A．正极反应AgCl+e-=Ag+Cl-

B．放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应改变

D．当电路中转移0.01mole-时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子【活动探究三】穿过交换膜的微粒个数判断D右侧：Cl2+2e-=2Cl-

左侧：Ag-e-+Cl-=

AgCl电化学中的“膜”问题

1.迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数2.溶液中变化的离子数与迁移离子数不一定相等【跟踪练习3】利用微生物电池处理含乙酸钠和对氯酚的废水，工作原理如图所示。下列说法错误的是（

）A．电极b是正极B．质子从b极移向a极C．处理后的废水pH降低

D．a极的电极反应式：电化学中的“膜”问题

A当有0.2mol电子转移时，穿过质子交换膜的H+有多少个？【活动探究三】穿过交换膜的微粒个数判断【跟踪练习4】(2013.重庆卷,11)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。(2)电化学降解NO3－的原理如图所示。(1)电源正极为

（填A或B），阴极反应式为

。(2)若电解过程中转移了2mol电子①若右侧溶液体积为4L,电解后溶液的PH为

。

A2NO3-+10e-+6H2O=12OH-+N2↑14.413②则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为

g。电化学中的“膜”问题

【活动探究三】穿过交换膜的微粒个数判断思路点拨

O2N2离子迁移方法提炼：①电极反应引起的变化②离子迁移引起的变化阳极：2H2O－4e－＝O2＋4H＋（Δm左↓）2mol16g阴极：2NO3－＋10e－＋6H2O＝N2＋12OH－

（Δm右↓）2mol5.6g离子迁移：2molH＋（2g）∴Δm左－Δm右＝(16＋2)－(5.6－2)＝14.4g【跟踪练习5】[2010.重庆卷,29节选]全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如图所示．

【思考】（1）分析图像，分别写出充电时的电极反应式和总的电池反应方程式。（2）充电时若转移的电子数为3.01×1023个左槽溶液中n(H＋)的变化量为多少