电化学中的膜问题课件.ppt

1、电化学中的膜问题电化学中的膜问题2016年考纲年考纲2017年考纲年考纲1.理解理解原电池和电解池的构成原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能写出电极、工作原理及应用，能写出电极反应和总反应方程式。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。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。金属腐蚀的措施。考纲对比考纲对比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。总反应方程式。2.了解常见化学

2、电源种类及其工作原理。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。止金属腐蚀的措施。【高考试题分布高考试题分布】年份年份20132013201320142014201520152016甲卷甲卷2016乙卷乙卷题号题号10、27、281127121126111128分值分值14分分 6分分6分分6分分6分分6分分6分分8分分真题回放真题回放（2015.新新课标课标I卷卷,11）（2015.福建福建卷卷,11）（2014.新课标新课标卷卷,27）（2016.新新课标课标I卷卷,11）（2

3、015.上海上海卷卷,五）五）（2016.浙江浙江卷卷,11）电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题【活动探究一活动探究一】交换膜在原电池中的应用交换膜在原电池中的应用【例例1】(2015天津天津,4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜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。只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是下列有关叙述正确的是A.铜电极上发生氧化反应铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的电池工作一段时间后，甲池的c(SO42)减小减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加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

4、通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液电荷平衡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）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）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电子通过，溶液中会有多少离子穿过阳离子交换膜？子交换膜？1.选择性让某类离子单向通过，平衡两池电荷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。隔离两池溶液。c电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题【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

5、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C6H12O66O2=6CO26H2O A氯碱工业：电解饱和氯碱工业：电解饱和 NaCl 溶液制取溶液制取 NaOH、Cl 2 和和H2精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液淡盐水淡盐水Cl2H2H2O(含少量含少量NaOH）NaOH溶液溶液1.隔离隔离Cl 2 和和H22.防止防止Cl 2 和和NaOH反应反应3.降低分离难度提高产物纯度降低分离难度提高产物纯度【活动探究二活动探究二】交换膜在电解池中的应用交换膜在电解池中的应用电化学中的电化学中的“膜膜”

6、问题问题 在电解池中可以利用离子交换膜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。进行物质的制备、分离、提纯。【活动探究二活动探究二】交换膜在电解池中的应用交换膜在电解池中的应用【例例2】(2016.新课标新课标I卷卷,11)三室式电渗析法处理含三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理废水的原理如图所示，采用惰性电极，如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的用下，两膜中间的Na+和和SO42可通过离子交换膜，而两端隔室中离子可通过离子交换膜，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（被阻挡不能进

7、入中间隔室。下列叙述正确的是（）A通电后中间隔室的通电后中间隔室的SO42离子向正极迁移，正极区溶液离子向正极迁移，正极区溶液pH增大增大B该法在处理含该法在处理含Na2SO4废水时可以得到废水时可以得到NaOH和和H2SO4产品产品C负极反应为负极反应为2 H2O4e=O2+4H+，负极区溶液，负极区溶液pH降低降低D当电路中通过当电路中通过1mol电子的电量时，会有电子的电量时，会有0.5mol的的O2生成生成B电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题 在电解池中可以利用离子交换膜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。进行物质的制备、分离、提纯。【跟踪练习跟踪练习2】2014

8、.新课标全国卷新课标全国卷,27(4)H3PO2也可以通过电解也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过阴离子通过)：分析产品室可得到分析产品室可得到H3PO2的原因的原因 。早期采用早期采用“三室电渗析法三室电渗析法”制备制备H3PO2，将，将“四室电渗析法四室电渗析法”中阳极室的稀中阳极室的稀硫酸用硫酸用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，其缺点是极室与产品室，其缺点是 杂质。该杂质产生的原因是杂

9、质。该杂质产生的原因是 。电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题 阳极室的阳极室的H+穿过阳膜至产品室，原料室的穿过阳膜至产品室，原料室的H2PO2-穿穿过阴膜至产品室，二者反应得到过阴膜至产品室，二者反应得到H3PO2PO43-H2PO2-或或H3PO2被氧化被氧化【例【例3】（2014.福建卷福建卷,11）某原电池装置如右图所示，电池总反）某原电池装置如右图所示，电池总反应为应为2Ag+Cl2=2 AgCl。下列说法正确的是（。下列说法正确的是（）A正极反应正极反应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放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C若用若用N

10、aCl溶液代替盐酸，则电池总反应改变溶液代替盐酸，则电池总反应改变 D当电路中转移当电路中转移0.01 mol e-时，交换膜左侧溶液中约减少时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子离子【活动探究三活动探究三】穿过交换膜的微粒个数判断穿过交换膜的微粒个数判断D右侧：右侧：Cl2+2e-=2Cl-左侧：左侧：Ag-e-+Cl-=AgCl电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题 1.迁移离子所带的电荷数总是等于外电路迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数上转移的电子数2.溶液中变化的离子数与迁移离子数不一溶液中变化的离子数与迁移离子数不一定相等定相等【跟踪练习跟踪练习3】利用微生物电池

11、处理含乙酸钠和对氯酚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（的废水，工作原理如图所示。下列说法错误的是（）A电极电极b是正极是正极B质子从质子从b极移向极移向a极极C处理后的废水处理后的废水pH降低降低 Da极的电极反应式：极的电极反应式：电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题 A当有当有0.2mol电子转移时，穿过质子交换膜的电子转移时，穿过质子交换膜的H+有多少个？有多少个？【活动探究三活动探究三】穿过交换膜的微粒个数判断穿过交换膜的微粒个数判断【跟踪练习【跟踪练习4】(2013.重庆卷重庆卷,11)化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化化学在环境保护

12、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。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)电化学降解电化学降解NO3的原理如图所示。的原理如图所示。(1)电源正极为电源正极为 （填（填A或或B），），阴极反应式为阴极反应式为 。(2)若电解过程中转移了若电解过程中转移了2mol电子电子 若右侧溶液体积为若右侧溶液体积为4L,电解后溶液的电解后溶液的PH为为 。A2NO3-+10e-+6H2O=12OH-+N214.413则膜两侧电解液的质量变化差则膜两侧电解液的质量变化差(m左左m右右)为为 g。电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题【活动探究三活动探究

13、三】穿过交换膜的微粒个数判断穿过交换膜的微粒个数判断思路点拨 O 2N2离子迁移离子迁移方法提炼：方法提炼：电极反应引起的变化电极反应引起的变化离子迁移引起的变化离子迁移引起的变化阳极：阳极：2H2O4eO2 4H（m左左）2mol 16g阴极：阴极：2NO310e6H2ON212OH（m右右）2mol 5.6g离子迁移：离子迁移：2 mol H（2 g）m左左m右右(162)(5.62)14.4 g【跟踪练习跟踪练习5】2010.重庆卷重庆卷,29节选节选全钒液流储能电池是利用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不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能

14、和电能相互转化的装置，其原理如图所示的装置，其原理如图所示【思考思考】（1）分析图像，分别写出充电时的电极反应式和总的）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。电池反应方程式。（2）充电时若转移的电子数为）充电时若转移的电子数为3.011023个左槽溶液中个左槽溶液中n(H)的变化量的变化量为多少？为多少？阳极：阳极：VO2+-e-+H2OVO2+2H+阴极：阴极：V3+e V2+0.5mol电化学中的电化学中的“膜膜”问题问题【活动探究三活动探究三】穿过交换膜的微粒个数判断穿过交换膜的微粒个数判断 1.依据膜的作用理解电化学工作原理 2.学会关于膜的计算课后作业课后作业 完成课后巩固练习