高考化学一轮复习专项突破13隔膜在电化学装置中的应用教学案鲁科版

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1、隔膜在电化学装置中的应用1．隔膜的分类隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，简称阴膜，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，不允许其他阳离子和阴离子通过。2．隔膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。(2)能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。注意：①反应物相同，不同的交换膜，迁移的离子种类不同。②同种交

2、换膜，转移相同的电子数，如果离子所带电荷数不同，迁移离子数不同。③离子迁移依据电荷平衡，而离子数目变化量可能不相等。[典例导航](2016·全国卷Ⅰ，T11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO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(　　)A．通电后中间隔室的SO向正极迁移，正极区溶液pH增大B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品C．负极反应为2H2O－4e－

3、===O2↑＋4H＋，负极区溶液pH降低D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成[思路点拨]　直流电场作用→图中的“－”极和“＋”极就是阴极和阳极SO移向“＋”极，Na＋移向“－”极―→ab为阳离子交换膜，cd为阴离子交换膜―→“－”极反应为2H＋＋2e－===H2↑，pH增大；“＋”极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，pH减小。答案：B(1)ab为________________(填“阴”或“阳”，下同)离子交换膜，cd为________离子交换膜。(2)正极区的电极反应式为___

4、___________________________________，正极区的pH变________(填“大”或“小”)，从平衡角度解释原因______________________________________________________________________________________________________________________。(3)当正极产生0.5mol气体时，通过cd膜的离子数目为________。答案：(1)阳　阴(2)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　小　

5、正极区溶液中存在H2OH＋＋OH－，OH－放电，c(OH－)减小，上述平衡右移，使c(H＋)>c(OH－)，且c(H＋)逐渐增大，pH减小(3)6.02×1023(或NA)[对点训练]1．(2019·保定模拟)用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是(　　)A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的正极B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C．图中的b>aD．该过程中的产品

6、主要为H2SO4和H2B　[根据Na＋和SO的移向可知Pt(Ⅰ)为阴极，反应为2H＋＋2e－===H2，Pt(Ⅱ)为阳极，反应为SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。]2．(2014·全国卷Ⅰ，改编)次磷酸(H3PO2)可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：(1)左电极为________极，电极反应式为_________________________________________________________________________________

7、_________。(2)阳极室中的________通过阳膜进入产品室；原料室中________通过阳膜进入阴极室；原料室中________通过阴膜进入产品室。(3)产品室中发生的离子反应方程式为______________________________。(4)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质。该杂质产生的原因是_______________________

8、_______________________________________________________________________________________________。答案：(1)阳　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑)(2)H＋　Na＋　H2PO(3)H＋＋H2