人教版高考化学一轮总复习精品课件 第6章 化学反应与能量 常考点7 膜在电化学中的应用.ppt

3.质子交换膜(只允许H+和水分子通过)在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH),可获得清洁能源H2①阴极反应式:2H++2e-===H2↑②阳极反应式:CH3COOH-8e-+2H2O===2CO2↑+8H+③阳极产生的H+通过质子交换膜移向阴极④H+→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)4.电渗析法将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理:已知A为金属活动性顺序H之前的金属,Bn-为含氧酸根离子[例](2024·浙江宁波高三一模)电解硫酸钠溶液制取电池正极材料下列说法不正确的是()A.a是直流电源的正极,石墨电极发生氧化反应B.交换膜A是阴离子交换膜,通电一段时间,Ⅰ室pH降低1.12L气体D.若将纯钛电极直接放入Ⅱ室,则纯钛电极上会有金属与前驱体附着而使产率降低答案C解析由图可知,前驱体在Ⅲ室生成,说明Ⅱ室中的金属阳离子进入Ⅲ室,则右侧纯钛电极为阴极,电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,OH-与金属阳离子结合得到前驱体;为保持电荷守恒,Ⅱ室中的进入Ⅰ室,交换膜A为阴离子交换膜。由以上分析知,石墨为阳极,发生氧化反应,则a为电源的正极,A正确;交换膜A为阴离子交换膜,左侧电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+,产生H+,故pH降低,B正确;每生成0.1mol的相当于生成0.2molOH-,由电极反应式2H2O+2e-===H2↑+2OH-可知,同时生成0.1molH2,H2在标准状况下的体积为2.24L,C错误;若将纯钛电极直接放入Ⅱ室,会导致金属单质的生成,金属附着在前驱体上,导致前驱体产率降低,D正确。本课结束常考点7膜在电化学中的应用方法突破一、“离子交换膜”电解池的解题思路1.分清隔膜类型:即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种,判断允许哪种离子通过隔膜;2.写出电极反应式:判断交换膜两侧离子变化,推断电荷变化,据电荷平衡判断离子迁移方向;3.分析隔膜作用:在产品制备中,隔膜作用主要是提高产品纯度,避免产物之间发生反应,或避免产物因发生反应而造成危险;4.利用定量关系进行计算:外电路电子转移数=通过隔膜的阴、阳离子带的负或正电荷数。二、离子交换膜类型的判断1.看清图示,是否在交换膜上标注了阴、阳离子,是否标注了电源的正、负极。是否标注了电子流向,明确阴、阳离子的移动方向。2.根据电解池中阴、阳离子的移动方向,结合题中给出的已知信息,找出物质生成或消耗的电极区域,确定移动的阴、阳离子,从而推知离子交换膜的种类。三、电解池中某极区溶液质量变化与pH分析在含有离子交换膜的电解池中,要判断一个极区溶液质量或溶液pH的变化,应综合考虑电极反应引起的溶液质量变化和通过离子交换膜、离子的迁移引起的质量变化。如下列装置中每通过1mol电子,稀硫酸的变化:1.b极的电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,通过1mol电子时,有0.5molH2O放电,产生1molH+。2.通过1mol电子时,有1molH+从稀硫酸中通过阳膜进入产品室。因此通过1mol电子时,稀硫酸中反应消耗0.5molH2O,生成的O2逸出,生成的H+迁移至产品室,则质量减少9g。稀硫酸中H+的物质的量不变,若不考虑溶液体积变化,则溶液pH不变。四、离子交换膜的类型1.阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过,阻止阴离子和气体通过)以锌铜原电池为例,中间用阳离子交换膜隔开①负极反应式:Zn-2e-===Zn2+②正极反应式:Cu2++2e-===Cu③Zn2+通过阳离子交换膜进入正极区④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过,阻止阳离子和气体通过)