2020届高考化学一轮复习“离子交换膜”在电化学中的应用课件.ppt
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- 2020 高考 化学 一轮 复习 离子交换 电化学 中的 应用 课件
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1、素养提升突破系列(七)“离子交换膜”在电化学中的应用核心素养核心素养证据推理与模型认知证据推理与模型认知通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系成要素及其相互关系,建立模型。即通过分析多种离子建立模型。即通过分析多种离子交换膜来寻找电化学中电子、离子运动规律。交换膜来寻找电化学中电子、离子运动规律。【真题真题体验素养体验素养】(2018(2018全国卷全国卷节选节选)制备制备NaNa2 2S S2 2O O5 5可采用三室膜电可采用三室膜电解技术解技术,装置如图所示装置如图所示,其中其中SOSO2 2碱吸收液中含有碱吸收液中
2、含有NaHSONaHSO3 3和和NaNa2 2SOSO3 3。阳极的电极反应式为。阳极的电极反应式为_。电解电解后后,_,_室的室的NaHSONaHSO3 3浓度增加。将该室溶液进行结浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水晶脱水,可得到可得到NaNa2 2S S2 2O O5 5。【解析解析】根据题中的图示根据题中的图示,左侧为电解池的阳极左侧为电解池的阳极,右侧右侧为电解池的阴极为电解池的阴极,离子交换膜均为阳离子交换膜离子交换膜均为阳离子交换膜,只允只允许阳离子通过许阳离子通过,阳极的电解质溶液为硫酸阳极的电解质溶液为硫酸,所以阳极的所以阳极的电极反应式为电极反应式为2H2H2 2O-4eO-
3、4e-=4H=4H+O+O2 2,则阳极的氢离子则阳极的氢离子会透过阳离子交换膜进入会透过阳离子交换膜进入a a室室,与与a a室中的室中的SOSO2 2碱吸收液碱吸收液中含有的中含有的NaNa2 2SOSO3 3发生反应生成亚硫酸氢钠发生反应生成亚硫酸氢钠,所以所以a a室中室中的的NaHSONaHSO3 3浓度增加。浓度增加。答案答案:2H2H2 2O-4eO-4e-=4H4H+O+O2 2a a【揭秘揭秘解码素养解码素养】1.1.常见的离子交换膜常见的离子交换膜由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类:(1)(1)阳离子交换膜阳离子交换膜,简称阳膜简称
4、阳膜,只允许阳离子通过只允许阳离子通过,即允即允许许H H+和其他阳离子通过和其他阳离子通过,不允许阴离子通过。不允许阴离子通过。(2)(2)阴离子交换膜阴离子交换膜,简称阴膜简称阴膜,只允许阴离子通过只允许阴离子通过,不允不允许阳离子通过。许阳离子通过。(3)(3)质子交换膜质子交换膜,只允许只允许H H+通过通过,不允许其他阳离子和阴不允许其他阳离子和阴离子通过。离子通过。2.2.离子交换膜的作用离子交换膜的作用(1)(1)能将两极区隔离能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触阻止两极区产生的物质接触,防止防止发生化学反应。发生化学反应。(2)(2)能选择性通过离子能选择性通过离子,起到平
5、衡电荷、形成闭合回路起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。的作用。3.3.答题三步骤答题三步骤第一步第一步,分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种子膜中的哪一种,判断允许哪种离子通过隔膜。判断允许哪种离子通过隔膜。第二步第二步,写出电极反应式写出电极反应式,判断交换膜两侧离子变化判断交换膜两侧离子变化,推推断电荷变化断电荷变化,根据电荷平衡判断离子迁移方向。根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步第三步,分析隔膜作用。分析隔膜作用。【训练训练提升素养提升素养】1.(1.(提高电流效率提高电流效率)已知已知:电流效率电流效率=电路中通过的电子电路中
6、通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池、,装置如图所示。装置如图所示。下列说法正确的是下列说法正确的是()A.A.和和的电池反应不相同的电池反应不相同B.B.能量转化形式不同能量转化形式不同C.C.的电流效率低于的电流效率低于的电流效率的电流效率D.D.放电一段时间后放电一段时间后,、中都只含中都只含1 1种溶质种溶质【解析解析】选选C C。装置。装置中铜与氯化铁直接接触中铜与氯化铁直接接触,会在铜会在铜极表面发生反应极表面发生反应,导致部分能量损失导致部分能量损失(或部分电子没有或部分电子没有通过电路通过电路),),导致电流效率降低。而
7、装置导致电流效率降低。而装置采用阴离子采用阴离子交换膜交换膜,铜与氯化铜接触铜与氯化铜接触,不会发生副反应不会发生副反应,电流效率高电流效率高于装置于装置。放电一段时间后。放电一段时间后,装置装置中生成氯化铜和氯中生成氯化铜和氯化亚铁化亚铁,装置装置中交换膜左侧生成氯化铜中交换膜左侧生成氯化铜,右侧生成了右侧生成了氯化亚铁氯化亚铁,可能含氯化铁。可能含氯化铁。2.(2.(用于物质制备用于物质制备)SO)SO2 2、COCO、COCO2 2、NONOx x是对环境影响较是对环境影响较大的几种气体大的几种气体,对它们的合理控制和治理是优化我们生对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径。存
8、环境的有效途径。(1)(1)利用电化学原理将利用电化学原理将COCO、SOSO2 2转化为重要化工原料转化为重要化工原料,装装置如图所示置如图所示:若若A A为为CO,BCO,B为为H H2 2,C,C为为CHCH3 3OH,OH,则通入则通入COCO的一极为的一极为_极。极。若若A A为为SOSO2 2,B,B为为O O2 2,C,C为为H H2 2SOSO4 4,则负极的电极反应式为则负极的电极反应式为_。若若A A为为NONO2 2,B,B为为O O2 2,C,C为为HNOHNO3 3,则正极的电极反应式为则正极的电极反应式为_。(2)(2)某研究小组利用下列装置用某研究小组利用下列装置
9、用N N2 2O O4 4生产新型硝化剂生产新型硝化剂N N2 2O O5 5。现以现以H H2 2、O O2 2、熔融盐、熔融盐NaNa2 2COCO3 3组成燃料电池组成燃料电池,采用电解采用电解法制备法制备N N2 2O O5 5,装置如图所示装置如图所示,其中其中Y Y为为COCO2 2。在该电极上同。在该电极上同时还引入时还引入COCO2 2的目的是的目的是_。电解过程中电解过程中,生成生成N N2 2O O5 5的电极反应方程式为的电极反应方程式为_。【解析解析】(1)(1)一氧化碳和氢气反应转化为甲醇的过程一氧化碳和氢气反应转化为甲醇的过程中氢元素的化合价升高中氢元素的化合价升高
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