電化學(xué)中的膜問題

電化學(xué)中的膜問題高三化學(xué)二輪

2016年考綱2017年考綱1.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源種類及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危止害及防止金屬腐蝕的措施。考綱對比1.了解原電池和電解池的工作原理及應(yīng)用，能寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源種類及其工作原理。3.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危止害及防止金屬腐蝕的措施。

全國新課標(biāo)高考試題分析【高考試題分布】年份2013Ⅰ2013Ⅱ2014Ⅰ2014Ⅱ2015Ⅰ2015Ⅱ2016甲卷2016乙卷題號10、27、281127121126111128分值14分6分6分6分6分6分6分8分真題回放（2015.新課標(biāo)I卷,11）（2015.福建卷,11）（2014.新課標(biāo)Ⅰ卷,

27）（2016.新課標(biāo)I卷,11）（2015.上海卷,五）（2016.浙江卷,11）電化學(xué)中的“膜”問題

【活動探究一】交換膜在原電池中的應(yīng)用【例1】(2015?天津,4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作一段時間后，甲池的c(SO42－)減小

C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加

D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液電荷平衡

【思考1】

（1）遷移離子所帶電荷總數(shù)與得失電子數(shù)的關(guān)系是什么?

（2）如果外電路中有3mol電子通過，溶液中會有多少離子穿過陽離子交換膜？1.選擇性讓某類離子單向通過，平衡兩池電荷。2.隔離兩池溶液。c電化學(xué)中的“膜”問題

【跟蹤練習(xí)1】(2015?新課標(biāo))微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是A．正極反應(yīng)中有CO2生成

B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C．質(zhì)子通過交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D．電池總反應(yīng)C6H12O6＋6O2=6CO2＋6H2OA氯堿工業(yè)：電解飽和NaCl溶液制取NaOH、Cl2

和H2精制飽和NaCl溶液淡鹽水Cl2H2H2O(含少量NaOH）NaOH溶液1.隔離Cl2

和H22.防止Cl2

和NaOH反應(yīng)3.降低分離難度提高產(chǎn)物純度【活動探究二】交換膜在電解池中的應(yīng)用電化學(xué)中的“膜”問題

在電解池中可以利用離子交換膜進(jìn)行物質(zhì)的制備、分離、提純?！净顒犹骄慷拷粨Q膜在電解池中的應(yīng)用【例2】(2016.新課標(biāo)I卷,11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42－可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是（）A．通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O–4e–=O2+4H+，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成B電化學(xué)中的“膜”問題

在電解池中可以利用離子交換膜進(jìn)行物質(zhì)的制備、分離、提純?！靖櫨毩?xí)2】2014.新課標(biāo)全國卷Ⅰ,27(4)]H3PO2也可以通過電解的方法制備。工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過)：①分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因

。②早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2，將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室，其缺點(diǎn)是

雜質(zhì)。該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是

。

電化學(xué)中的“膜”問題

陽極室的H+穿過陽膜至產(chǎn)品室，原料室的H2PO2-穿過陰膜至產(chǎn)品室，二者反應(yīng)得到H3PO2PO43-H2PO2-或H3PO2被氧化【例3】（2014.福建卷,11）某原電池裝置如右圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2=2AgCl。下列說法正確的是（）

A．正極反應(yīng)AgCl+e-=Ag+Cl-

B．放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成

C．若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)改變

D．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole-時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子【活動探究三】穿過交換膜的微粒個數(shù)判斷D右側(cè)：Cl2+2e-=2Cl-

左側(cè)：Ag-e-+Cl-=

AgCl電化學(xué)中的“膜”問題

1.遷移離子所帶的電荷數(shù)總是等于外電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)2.溶液中變化的離子數(shù)與遷移離子數(shù)不一定相等【跟蹤練習(xí)3】利用微生物電池處理含乙酸鈉和對氯酚的廢水，工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是（

）A．電極b是正極B．質(zhì)子從b極移向a極C．處理后的廢水pH降低

D．a(chǎn)極的電極反應(yīng)式：電化學(xué)中的“膜”問題

A當(dāng)有0.2mol電子轉(zhuǎn)移時，穿過質(zhì)子交換膜的H+有多少個？【活動探究三】穿過交換膜的微粒個數(shù)判斷【跟蹤練習(xí)4】(2013.重慶卷,11)化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。(2)電化學(xué)降解NO3－的原理如圖所示。(1)電源正極為

（填A(yù)或B），陰極反應(yīng)式為

。(2)若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol電子①若右側(cè)溶液體積為4L,電解后溶液的PH為

。

A2NO3-+10e-+6H2O=12OH-+N2↑14.413②則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為

g。電化學(xué)中的“膜”問題

【活動探究三】穿過交換膜的微粒個數(shù)判斷思路點(diǎn)撥

O2N2離子遷移方法提煉：①電極反應(yīng)引起的變化②離子遷移引起的變化陽極：2H2O－4e－＝O2＋4H＋（Δm左↓）2mol16g陰極：2NO3－＋10e－＋6H2O＝N2＋12OH－

（Δm右↓）2mol5.6g離子遷移：2molH＋（2g）∴Δm左－Δm右＝(16＋2)－(5.6－2)＝14.4g【跟蹤練習(xí)5】[2010.重慶卷,29節(jié)選]全釩液流儲能電池是利用不同價態(tài)離子對的氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的裝置，其原理如圖所示．

【思考】（1）分析圖像，分別寫出充電時的電極反應(yīng)式和總的電池反應(yīng)方程式。（2）充電時若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為3.01×1023個左槽溶液中n(H＋)的變化量為多少