高考化学一轮复习课件第六章化学反应与能量变化增分补课8（22张）

在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应的影响的试题比较多，且常出常新，离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质，电解液介质主要对电极反应产物进行二次反应。[知识查补]增分点1电化学中的交换膜1.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2.交换膜在中学电化学中的作用（1）防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。（如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的______进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的_____混合发生爆炸）。（2）用于物质的制备、分离、提纯等。氯气氢气3.离子交换膜的类型常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等。[增分题例]类型一隔离某些离子或物质，防止发生反应【例1】目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳（阴）离子交换膜不允许阴（阳）离子通过。则下列叙述中错误的是（）A.NaOH、H2均在Ⅰ区产生B.图中a为阴离子交换膜C.使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应D.电解时往Ⅲ区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后退色解析Ⅰ区是阴极室，H＋（H2O）放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，Ⅱ区Na＋通过a进入I区，故a应该是阳离子交换膜；Ⅲ区和电源的正极相连，为阳极，Cl－放电生成氯气，Ⅱ区Cl－通过b进入Ⅲ区，故b应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后退色。错误的是B。答案B【例2】已知：电流效率＝电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。下列说法正确的是（）A.Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B.能量转化形式不同C.Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D.5min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质解析Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应，负极反应和正极反应式相同，A项错误；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失（或部分电子没有通过电路），导致电流效率降低。而Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，阳离子增多；右侧正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，负电荷过剩。Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置，C正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。答案C【总结归纳】交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥（盐桥需要定时替换或再生）。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。答案B【例4】加碘食盐中含有碘酸钾（KIO3），现以电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是（）答案C[知识查补]增分点2电化学中的介质对电极反应的影响电化学中常见的五大介质（以CH3OH、O2

燃料电池为例）介质一：K2SO4中性溶液总反应式：2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O（－）负极：2CH3OH－12e－＋2H2O===2CO2＋12H＋（＋）正极：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－[增分题例]类型一区分介质“状态”，判断离子流向【例5】某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H＋

，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O。请回答：(1)H＋

由________极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。(2)b极上发生的电极反应式是___________________________________。解析a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为负极：2H2－4e－

===4H＋

；正极：O2＋4e－

＋4H＋

===2H2O，其中正极上的H＋

来自负极生成的H＋

。答案(1)a

(2)O2＋4e－＋4H＋

===2H2O类型二判断介质成分，理清书写思路【例6】一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋

。下列有关说法正确的是(

)A.检测时，电解质溶液中的H＋

向负极移动

B.若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD.正极上发生的反应为O2＋4e－

＋2H2O===4OH－解析

解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－

，故正极的反应式为O2＋4H＋

＋4e－

===2H2O，转移4mol电子时消耗1molO2，则转移0.4mol电子时消耗(标准状况下)2.24LO2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。答案C【例7】用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过，其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。下列有关说法正确的是(

)A.电路中电子流向为a→d→c→bB.电极b为负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－C.电解后烧杯中溶液pH增大D.理论上b极消耗气体和c极生成气