22人教版高中化學(xué)新教材選擇性必修1-微專題3 離子交換膜在電化學(xué)中的應(yīng)用

222324??222324??微專題離交膜在電化學(xué)中的應(yīng)用微破1.離交膜的能類離子交換膜的功能和類型：功能使子定向移動選性過某些離子或隔離某些離子、物質(zhì)衡整個溶液的離子濃度或電荷種類：陽離子交換膜：只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過陰離子交換膜：只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過質(zhì)子交換膜：只允許質(zhì)子（氫離子）和水分子通過2.離交膜在化中作（1將兩極區(qū)隔離阻兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)互相接,止副反應(yīng)的發(fā)避免影響所制取產(chǎn)品的質(zhì)量防止引發(fā)不安全因素如在電解飽和食鹽水利用陽離子交換防止陽極產(chǎn)生的l進入陰極室與溶液反導(dǎo)致制得產(chǎn)品不;防止l與陰極產(chǎn)生混發(fā)生爆炸。（2）用于物質(zhì)的制備。電解后在溶液陰極區(qū)或陽極區(qū)產(chǎn)生所要制備的物例如,電解法制備只有使用陰離子交換,能保證陰極區(qū)的

定向移動到陽極區(qū)被氧化為

3

從而提高原料的利用同時陰極得到副。（物質(zhì)的分離與提純。例如海水中含有大

、

及少量

2

、

2

、

，用電滲析法對該海水樣品進行淡化處,陰離子向陽極移動,陽離子向陰極移動則為離子交換膜為陽離子交換如所示。（4應(yīng)用舉例：如電解法可將含

????

的廢水再生

和

??

已為金屬活動性順序中前屬

??

為含氧酸根離子。

332.陰、離交膜的斷（1看清圖示是在交換膜上標注了陰、陽離,是否標注了電源的正、負極,否標注了電子流向、電流流向明確陰、陽離子移動方向。（2根據(jù)原電池、電解池中陰離子的移動方,合給出的制備、電解物質(zhì)等信找出物質(zhì)生成或消耗的電極區(qū),定移動的陰、陽離子從而推知離子交換膜的種。（3實例：判斷電解飽和食鹽水裝置（如圖）中離子交換膜類型的方法。方法陰反應(yīng)式為

則陰極區(qū)域破壞了水的電離平,

有剩余陽極區(qū)域

通過離子交換膜進入陰極,與

結(jié)合得故電解飽和食鹽水中的離子交換膜是陽離子交換膜。方法2由可陽極加入精制飽和食鹽,排出的是淡鹽水因為陽極反應(yīng)式

,根據(jù)溶液呈電中性原陽極區(qū)多則向陰極區(qū)移動故電解飽和食鹽水中的離子交換膜是陽離子交換膜。例1山,分）微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟的能源裝,用微生物處理有機廢水獲得電能,時可實現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)溶液模擬海采用惰性電極,下圖裝置處理有機廢水（以含

3

的溶液為例）。下列說法錯誤的()負反應(yīng)

3333333333隔1為離子交換,隔膜2為離交換膜C.當電路中轉(zhuǎn)電時模擬海水理論上除鹽電工作一段時間后正、負極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2:1答案：解析：A項結(jié)題給微生物脫鹽電池裝置可,極的電極反應(yīng)式

故a極負極b極正極,確B極區(qū)產(chǎn)生陽離子增多,為保證溶液呈電中性

需定向遷移極區(qū),膜1為離子交換膜;同,極的電極反應(yīng)式為

,需

定向遷移到極隔膜陽離子交換錯。項當電路中轉(zhuǎn)電子時有和

發(fā)生定向遷移,理論上除正確D項結(jié)電極反應(yīng)式得

故池工作一段時間正極生的氣體的物質(zhì)的量之比為2:1,確。例2常下是一種黃色黏稠狀液體是制備新型水消毒劑的料可采用如圖所示裝置制備。列說法正確的()每理論上

經(jīng)質(zhì)子交換膜由右側(cè)向左側(cè)遷移可濕的淀粉

試紙檢驗氣體C.石墨極的電極反應(yīng)式

3

電過程中質(zhì)子交換膜右側(cè)溶液的會減小答案：解析：根據(jù)題圖可知,石墨電極是陽極,該電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)

3

每生產(chǎn),理論上有經(jīng)質(zhì)子交換膜由右側(cè)向左側(cè)遷移，A錯C正確是極在極上發(fā)生氫離子電子的還原反電極反應(yīng)式為

,不能用濕潤的淀

試紙檢驗氫B錯;電解過程中質(zhì)交換膜右側(cè)溶液中每生將通質(zhì)子交換膜向陰極區(qū)移,所以右側(cè)溶液的會大D錯。解題感悟三步法解答有關(guān)膜裝題第一步分交換膜類型交膜屬于陽離子交換膜離子交換膜或質(zhì)子交換膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過交換膜

44第二步寫電極反應(yīng)式判斷交換膜兩側(cè)離子的變化斷電荷變化根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移的方向第三步分交換膜的作用產(chǎn)品制備中交換膜的作用主要是提高產(chǎn)品精純度免物之間發(fā)生反應(yīng)微練已知反

4

黃2計圖示裝為惰性電極）7電解

溶液制取

7

，下列有關(guān)敘述正確的是()

4

生成

的反應(yīng)為非氧化還原反,能通過電解法獲得電左是正極C.右側(cè)電極的電極反應(yīng)

從右側(cè)通過膜進入左側(cè)答案：解析：已知反應(yīng)

4

2橙，解時陽7

失去電同時生

濃度增大化平衡向右移,

轉(zhuǎn)化成

7

所以可以通過電解法獲得故A錯;根題圖可知左放電左側(cè)是陰極所以電源左側(cè)是負故B錯;左側(cè)是陰極發(fā)生還原反應(yīng)：

，故錯;陽子移向陰極,左側(cè)為陰極所從側(cè)通過膜進入左故正。山聯(lián)合調(diào)研法制的同時獲原如圖所示只有在強堿性條件下才能穩(wěn)定存,列說法錯誤的()

4電作陽,電極反應(yīng)式為444離交膜為陽離子交換膜

24222224242222242+C.電解一段時間后陽極區(qū)濃降低由具強氧化,解過程,需將陰極產(chǎn)生的氣體及時排出答案：解析：電極連接電源正為電解池的陽極失電子生成

24

，電極反應(yīng)式為+

2,堿性減;電連接電源負,電解池的陰電42離產(chǎn)生在極得電子生，極反應(yīng)式為

22

，堿性增強;因具還原性,

24

具有強氧化性兩會發(fā)生反應(yīng)需及時排出生成的；由于只在堿性條件下才能穩(wěn)定存故陰極生成需移向陽即離子交換膜為陰離子交換膜。課時評作業(yè)基達練電滲析是一種利用離子交換膜進行海水淡化的方原理如圖所,水最終在和室中流出。下列說法不正確的是()一海水中含有、容易生成沉淀堵塞離子交換因此不能直接通入陰極室陽發(fā)電極反應(yīng)2

2

2C.電滲析過程中陰極附增大膜陽離子交換膜陰離子交換膜答案：解析陰附近是水電離出的氫子放,生大量會生沉堵塞離子交換因此海水不能直接通入陰故A正;極氯離子放發(fā)氧化反,極反應(yīng)為

2

↑,正;陰極附近是水電離出的氫離子,致氫氧根離子2濃度增大所以陰極附近溶液增故正;氯離子向陽極移動鈉離子向陰極移動,因淡水最終和室中流出則膜為氯離子通過的而膜為鈉離子通過的,所膜為陰離子交換,膜陽離子換故錯。（2021北通州高二期末）電解法可提純含有某些含氧酸根離子雜質(zhì)的溶液其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的()

通后陰極區(qū)附近溶會大陽反式C.純凈的溶液出口導(dǎo)出通交換膜從陰極區(qū)移向陽極區(qū)答案：解析：電解陰極區(qū)溶液中的放電極反應(yīng)式

附近溶液中氫離子濃度減小,附近溶液增,A正;電除雜過程相當于電解水,極上

放電電極反應(yīng)式正;電極

放電,近產(chǎn)生

則

向電極移,所以除去雜質(zhì)后純凈的氫氧化鉀液出口導(dǎo),確;陽離子移向陰故通交換膜從陽極區(qū)移向陰極D錯。具有高量密度的空氣蓄電池是鋰離子電池的理想替代下圖是一種新型充電鋅—空氣蓄電池的工作原理示意圖下列說法正確的()放電池正極上發(fā)生應(yīng)

充時鋅板作為陰極鋅板附近溶液堿性增強C.電池中離子交換膜是陽離子交膜放時,消外電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)目答案：

解析放電時電池正極上發(fā)生還原反,題圖可知電極反應(yīng)為

，A錯誤;由題圖可知放電,為池負極故電時與電源負極相鋅作為陰,極反應(yīng)為

故板附近溶液堿性增強B正確;負極反應(yīng)消

正極反應(yīng)產(chǎn)

故電池中離子交換膜是陰子交換

由正極區(qū)移動到負極C錯誤未知氣體所處狀態(tài)無法計算外電路轉(zhuǎn)移電子數(shù)D錯誤。

5555四價鈾用于制造反應(yīng)堆元,可采用電解法制備四價,反應(yīng)為

5

電解

4

4

電解質(zhì)溶液中還含有

電解裝置如圖所示。下列法正確的是)電的極反應(yīng)式

4

電液的動方向交膜C.電發(fā)生還原反應(yīng)由制備方法可推知該條件下原性答案：解析：分析題給電解裝置及總反應(yīng)可,電極接源負極作陰極

得到電子生成

4

電極反應(yīng)式為

4

，A正確;質(zhì)子交換膜只允

通過故不會通過交換,錯;極b接源極,陽

5

失去電子生成發(fā)生氧化反應(yīng)C錯誤題制備方法中陽極

5

失去電子而不是,所可推知題給條件下還原性：

＞

，D錯。焦亞硫

)在醫(yī)藥、橡膠、印染、食品等方面應(yīng)用廣泛。制55

可采用三室膜電解技術(shù),置如圖所示其堿收液中含和

。陽極的電極反應(yīng)式為后，

室的濃度增加。將該室溶液進行結(jié)晶脫水可得到

5

。答案：

4;解析極上陰離子

放電電極反應(yīng)式為

44

電過程中

通過陽離子交換膜進入室發(fā)反應(yīng)：陽上陰離素提練

故a室中濃增加。

2422724A224272242422724A224272242224??4??（2021天和平高二期末）鉻酸鉀又名紅礬,化學(xué)實驗室中的一種重要分析試劑。工業(yè)上以鉻酸鉀為料采電化學(xué)法制備重鉻酸(,制備裝置如下圖所示陽離子交換膜只允許陽離子透)陽極室溶液中存在平衡2

色2227

。列說法錯誤的是（2A

為阿伏加德羅常數(shù)的值）)陽室中溶液的顏色由黃色逐漸變?yōu)槌壬姷某讨嘘枠O附近溶變大C.陰極每生成氣體電路中轉(zhuǎn)移個子過總反應(yīng)的離子方程式42

2答案：解析：陽極室發(fā)生氧化反,氧根離子失去電子放,極反應(yīng)為4+2陰極發(fā)生還原反水電離產(chǎn)生的氫離子得電子產(chǎn)生氫,極反應(yīng)222+42

。陽極區(qū)溶液中存在平衡2?CrO

黃橙色27，隨著電解的進陽極區(qū)氫離子濃度增,減,衡右溶液由黃色逐漸2變?yōu)槌壬x項A正、B錯;根據(jù)電極反應(yīng)：4+4

陰極每生成氣電路中轉(zhuǎn)移A

個電子選C正;過程總反應(yīng)的離子方程式4

22，選項D正確。2222（A）以作催化劑的一種鋁硫電池的示意圖如圖所,電池放電時的反應(yīng)原理為?Al?AlCl??Cu?Al427

2

下列說法錯誤的()放負極反應(yīng)為l?AlCl

4?Al27放時

反轉(zhuǎn)移2??電C.充電時兩極的質(zhì)量均增加充時通陽離子交換膜向A電移動答案：

????????????????????????????????解析：由題圖結(jié)合電池放電總反應(yīng)可,該電池放電為負極,極反應(yīng)式為l4

42

故A正確;放時,為極電反應(yīng)式2??Cu

2

，

反時轉(zhuǎn)2電子故B錯誤;充電時,由電極反應(yīng)式可知,陰極生成l,陽極由轉(zhuǎn)化為

??

,電極的質(zhì)量均增加故C正確;電時Al為陰極

通過陽離子交換膜向Al極移動,故正。（）（定項）以銅作催化劑一種鋁硫電池的示意圖如圖所電放電時的反應(yīng)原理為

242

2

下說法錯誤的()放負極反應(yīng)為l

4

2放時反時轉(zhuǎn)2????電子C.充電時兩極的質(zhì)量均增加充時

通過陽離子交換膜向

電移動答案：;解析：由題圖結(jié)合電池放電總反應(yīng)可,該電池放電為負極,極反應(yīng)式為l4

2

故A正確;放時,

??

為電反應(yīng)式2????Cu

2

，反應(yīng),轉(zhuǎn)電子,故B錯誤;充電,電極反應(yīng)式可,陰極生成l,陽極由轉(zhuǎn)化為兩極的質(zhì)量均增加,故C正確充時Al為極

通過陽離子交換膜向Al極移動,故錯。8A（北昌平高二月考）三氯乙烯、四甲基氯化銨等含氯清洗劑被列入有毒、有害水污染物,課題小組利用電化學(xué)原理處理四甲基氯化,進行水體修復(fù)的過程如圖所示（、為石墨電、、均為離子交換膜,、能使帶有相同電性的離子通過）。下列說法正確的)為極

34343434B.溶的濃度：Ⅰ處大于Ⅱ處電極的反應(yīng)式：除四基氯化銨,標準狀況下、兩極共生成氣答案：解析題可電產(chǎn)生氫氧根離子則水得電子生成氣和氫氧根離電作陰極,則為極電反應(yīng)式

，A項誤、C項確氯離子通過極方向移鈉離子通過膜極向移動,Ⅱ處的溶液的濃度大于Ⅰ處B項錯誤c膜使

通向極移動除四甲基氯化轉(zhuǎn)移電子,在標準狀況極成氫氣極成氧則兩極共生成氣，錯誤。（）（不定項）北昌平高二月考）三氯乙烯、四甲基氯化銨等含氯清洗劑被列入有毒、有害水污染某課題小組利用化學(xué)原理處理四甲基氯化,行水體修復(fù)的過程如圖所示（、為石墨電極,均離交換,能帶有相同電性的離子通過）。下列說法正確的()為極B.溶的濃度：Ⅱ處大于Ⅰ處電極的反應(yīng)式：除四基氯化銨,標準狀況下、兩極共生成氣答案：;解析題可電產(chǎn)生氫氧根離子則水得電子生成氣和氫氧根離電作陰極,則為極電反應(yīng)式

，A項誤、C項確氯離子通過極方向移鈉離子通過膜極向移動,Ⅱ處的溶液的濃度大于Ⅰ處B項正確c膜使

通向極移動除四甲基氯化轉(zhuǎn)移電子,在標準狀況極成氫氣極成氧則兩極共生成氣，錯誤。（2021北朝陽高三期中）國科學(xué)家研發(fā)了一種水系可電池電池工