1、20222022年高考电化学复习离子交换膜的年高考电化学复习离子交换膜的应用应用考试说明（电化学）1 1、了解原电池和、了解原电池和电解池的工作原理，电解池的工作原理，能写出电极反能写出电极反应和电池反应方程应和电池反应方程式。式。2 2、了解常见化学、了解常见化学电源的种类及其工电源的种类及其工作原理。作原理。一个理解一个理解两个了解两个了解1 1、理解金属发、理解金属发生电化学腐蚀生电化学腐蚀的原因、金属的原因、金属腐蚀的危害、腐蚀的危害、防止金属腐蚀防止金属腐蚀的措施。的措施。 请同学们画出电解饱和请同学们画出电解饱和NaClNaCl溶液制取溶液制取NaOHNaOH、H H2 2和和Cl
2、Cl2 2的装置图，标出电极材料，写出电的装置图，标出电极材料，写出电极反应式和总反应式。极反应式和总反应式。 阳极：阳极：2Cl2e= Cl2阴极：阴极：2H2e= H2总反应方程式：总反应方程式：2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl22Cl2H2O=2OHH2Cl2通电通电通电通电交流研讨1用上面的装置制取用上面的装置制取NaOHNaOH、H H2 2和和ClCl2,2,此装置有何缺陷？此装置有何缺陷？( (收集问题除外）如何解决？收集问题除外）如何解决？思思 考考离子交换膜离子交换膜阳离子交换膜阳离子交换膜OHNa+功能：使功能：使NaNa+ +定向定向迁移迁移, ,避避免免ClCl2
3、 2和和NaOHNaOH反应反应再思考：再思考：阴极区是阴极区是否为只含否为只含NaOHNaOH的溶的溶液？怎么液？怎么避免避免H H2 2和和ClCl2 2混合？混合？稀稀NaOH溶液溶液浓浓NaOH溶液溶液浓度浓度更低更低的食的食盐水盐水使用离子交换膜主要优点：使用离子交换膜主要优点：1、避免、避免Cl2和和NaOH反应，制得较浓反应，制得较浓NaOH溶液溶液氯碱工业生产模型图氯碱工业生产模型图氯碱工业工厂面朝大海面朝大海 原料易来原料易来离子交换膜功能功能：使离子选择性定向迁移（目的是平功能：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）。衡整个溶液的离子浓度或电荷）。离子交
4、换膜类型常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子交换膜等子交换膜、特殊离子交换膜等 电解槽类型常见类型：一膜两室、二膜三室、三膜四室常见类型：一膜两室、二膜三室、三膜四室引引1 电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法，工作原理如图所示（两极均为惰性电极）。方法，工作原理如图所示（两极均为惰性电极）。下列有关说法错误的是（下列有关说法错误的是（ ）A阳极可发生电极反应：阳极可发生电极反应： B阴极附近溶液的阴极附近溶液的pH减小减小Ca膜为阴离子交换膜，膜为阴离子交换膜， b膜为阳离子交换膜膜
5、为阳离子交换膜DI、II分别是淡水、浓海水出口分别是淡水、浓海水出口B拓展训练1思考：思考： c、d膜为何种类型？膜为何种类型？ 若海水中含若海水中含Na+、Cl-、Ca2+、 Mg2+、SO42-等离子则在阴极区等离子则在阴极区 能看到什么现象？能看到什么现象？Na+ClClNa+下一张下一张恰当的使用离子交换膜可达到分离提纯的目的恰当的使用离子交换膜可达到分离提纯的目的一种以肼（一种以肼（N N2 2H H4 4）为燃料的电池装置如下图所示。）为燃料的电池装置如下图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOHKOH作为电解作为电解质质。（1 1）请写出负极发
6、生的电极反应式）请写出负极发生的电极反应式_._.该燃料电池持续放电时，图中选该燃料电池持续放电时，图中选_离子交换膜。离子交换膜。（2 2）假如使用阳离子交换膜，）假如使用阳离子交换膜，电流会怎样变化？不使用离电流会怎样变化？不使用离子交换膜呢？子交换膜呢？（3 3）若该电池也可选用稀硫）若该电池也可选用稀硫酸作为电解液，则两极反应酸作为电解液，则两极反应式？选用什么交换膜可以电式？选用什么交换膜可以电池持续放电。池持续放电。交流研讨2阴阴离子交换膜选择：要结合总反应和两极反应离子交换膜选择：要结合总反应和两极反应（改编（改编2016-2016-新课标新课标卷卷-11-11）三室电渗析法处理
7、含）三室电渗析法处理含NaNa2 2SOSO4 4废水同时制取废水同时制取NaOHNaOH和和H H2 2SOSO4 4产品的原理如图所示，产品的原理如图所示，其中电极其中电极A A接直流电源的负极，电极接直流电源的负极，电极B B接直流电源的正接直流电源的正极（极（A A、B B均为惰性电极），则：均为惰性电极），则：ABCABC三室依次盛放的物质三室依次盛放的物质_隔膜隔膜A A、B B分别是分别是 _离子交换膜离子交换膜 （填（填“阳阳”或或“阴阴”）拓展训练4阴极阴极阳极阳极稀稀NaOH 含含Na2SO4废水废水 稀稀H2SO4 阳阳 阴阴 离子交换膜选择的一般依据：离子交换膜选择的一
8、般依据： 根据总反应式（目标）和电极根据总反应式（目标）和电极反应式反应式选择依据选择依据作作 用用电化学考察内容电化学考察内容电化学考察题型电化学考察题型离子交换膜作用：离子交换膜作用： 1.防止副反应的发生，避免影防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。不安全因素。2.用于物质的制备、用于物质的制备、分离、提纯等。分离、提纯等。电化学主要考察题型：电化学主要考察题型： 选择题和主观题中的电极反应式书写电化学主要考察题内容：电化学主要考察题内容：电极名称、离子和电子即电流的移动方电极名称、离子和电子即电流的移动方向、溶液酸碱性的变化、电极反
9、应式及向、溶液酸碱性的变化、电极反应式及总反应式的书写、根据电极反应式进行总反应式的书写、根据电极反应式进行计算、能量转化等方面，近几年出现在计算、能量转化等方面，近几年出现在电解池或原电池中涉及到离子交换膜的电解池或原电池中涉及到离子交换膜的应用，电解池与原电池进行综合考查等应用，电解池与原电池进行综合考查等等。等。课堂小结课堂小结如下图电解如下图电解KIKI及淀粉溶液及淀粉溶液可以可以制备制备KIOKIO3 3，通电发现右侧，通电发现右侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知已知:3I:3I2 26OH6OHIOIO3 35I5I3H3H2 2O
10、O。 (1)(1)阴极电极反应式阴极电极反应式_ ；总反应方程式；总反应方程式_（2 2）A A为为_离子交换膜（填离子交换膜（填“阳阳”或或“阴阴”）巩固训练巩固训练1一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工一种三室微生物燃料电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用作原理如图所示，图中有机废水中有机物可用(C(C6 6H H1010O O5 5)n)n表示。表示。请思考回答下列问题：请思考回答下列问题：（1 1）排出）排出N N2 2的电极为的电极为 ，该电极反应式，该电极反应式 。 （2 2）左右两侧离子交换膜分别为）左右两侧离子交换膜分别为
11、。 （3 3）左侧）左侧X X气体为气体为 ，该电极反应式，该电极反应式 ，电路中每，电路中每通过通过4mol4mol电子，两极共产生标况下气体电子，两极共产生标况下气体 L L。正极正极2NO3- + 2e- + 12H+ = N2+6H2O2NO3- + 2e- + 12H+ = N2+6H2O左：阴离子交换膜左：阴离子交换膜右：阳离子交换膜右：阳离子交换膜CO2巩固训练22014全国理综全国理综I化学卷，化学卷，T27 巩固训练32.金属金属(M)空气电池空气电池(如图如图)具有原料易得、能量密度高等优点，具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的
12、总有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知：电池的。已知：电池的“理论比能量理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是大电能。下列说法不正确的是A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B比较比较Mg、Al、Zn三种金属三种金属空气电池，空气电池，Al空空气电池的理论比能量最高气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式：空气电池放电过程的正极反应式：4Mn+nO2+2nH2O+4ne=4M(OH)nD在在M空气电池中，为防止负极区沉积空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜，宜采用中性电解质及阳离子交换膜巩固训练4
