第四章 第二节 微专题11 离子交换膜在电化学中的应用 .pdfVIP

微专题11离子交换膜在电化学中的应用

1．离子交换膜的分类

(1)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。

(2)阴离子交换膜：只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。

＋

(3)质子交换膜：只允许H通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。

(4)双极隔膜：是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间

＋－

界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H和OH可在电场力

的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。

2．离子交换膜的作用

(1)平衡左右两侧电荷，得到稳定电流

离子交换膜能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

(2)阻隔某些离子或分子，防止某些副反应的发生

离子交换膜能将两极隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。

(3)制备某些特定产品

题型一离子交换膜的判断

例1(2020·山东，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机

废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装

置处理有机废水(以含CHCOO－的溶液为例)。下列说法错误的是()

3

－－＋

A．负极反应为CHCOO＋2HO－8e===2CO↑＋7H

322

B．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C．当电路中转移1mol电子时，模拟海水理论上除盐58.5g

D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1

答案B

解析由装置示意图可知，负极区CHCOO－发生氧化反应生成CO和H＋，A项正确；隔

32

膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，才能使模拟海水中的氯离子移向负极，钠离

子移向正极，达到海水淡化的目的，B项错误；电路中有1mol电子通过，则模拟海水中有

1mol钠离子移向正极，1mol氯离子移向负极，C项正确；负极产生CO：CHCOO－＋2HO

232

－8e－===2CO↑＋7H＋，正极产生H：2H＋＋2e－===H↑，根据得失电子守恒，正、负极

222

产生气体的物质的量之比为2∶1，D项正确。

题型二双极隔膜

例2(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn-CO水介质电池。电池示意图如

2

下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO被转化为储氢物质甲酸等，为

2

解决环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是()

－－2－

A．放电时，负极反应为Zn－2e＋4OH===Zn(OH)

4

B．放电时，1molCO转化为HCOOH，转移的电子数为2mol

2

C．充电时，电池