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第四章 电化学中的离子交换膜(课件 教案 学案,共3份)

日期:2024-12-19 科目:化学 类型:高中教案 查看:46次 大小:4417692B 来源:二一课件通
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    (课件网) 第四章 化学反应与电能 提升课时 电化学中的离子交换膜 9 1.了解常见离子交换膜的类型和功能,学会正确解答与此相关的电化学问题。2.结合离子交换膜的知识,构建电化学的解题思路,提升运用模型解决问题的能力。 学习目标 一、知识储备 二、分类突破 目 录 CONTENTS 课后巩固训练 一、知识储备 1.离子交换膜的种类 阳离子交换膜 只允许阳离子透过,不允许阴离子或某些分子透过 阴离子交换膜 只允许阴离子透过,不允许阳离子或某些分子透过 质子交换膜 只允许H+透过,不允许其他阳离子和阴离子透过 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下,阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜,作为H+和OH-的离子源 2.离子交换膜的应用 (1)用离子交换膜隔离某些分子和离子,防止副反应的发生。 例如:氯碱工业中,阳离子交换膜的作用就是阻止阴离子(Cl-)和气体(Cl2)通过,防止氯气和NaOH反应。 (2)离子交换膜制备物质、分离物质等。 以电渗析法制备H3PO2为例,其原理如图所示。 (3)离子交换膜使具有浓度差的离子进行选择性迁移。 离子从“浓→稀”的溶液区移出,移向“稀→浓”的溶液区 以电化学制备K2Cr2O7为例,其原理如图所示,其中a、b均为石墨电极。 【解题思路】 电化学中的离子交换膜解题思路 二、分类突破 1.原电池中的离子交换膜 【例1】 (2024·苏州高二期中)微生物燃料电池可用于净化含铬废水,其工作原理如图所示,该电池工作时,下列说法不正确的是(  ) D 【题后归纳】 含离子交换膜原电池的工作原理模型 原电池装置中,离子在内电路的移动方向可以归纳为:阳离子(带正电)移向正极,阴离子(带负电)移向负极,即“正正负负”。 【对点练1】 某科研机构研发的NO空气燃料电池的工作原理如图所示,下列叙述正确的是(  ) D A.BP膜中OH-均向左侧溶液移动,M膜为一价阳离子交换膜 B.当阴极产生22.4 L气体(标准状况)时, M膜和N膜各有2 mol离子通过 C.溶液a的主要溶质为ZnSO4和CuSO4 D.电解过程中,高盐废水pH不宜过高 A 解析 该装置为电解池,左侧电极为阳极,右侧电极为阴极,用于回收ZnSO4、CuSO4,并除去F-和Cl-,工作时阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,且M膜、N膜为相同的一价离子交换膜,则M膜为阴离子交换膜,阳极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑,阴极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,双极膜(BP)中解离的OH-移向高盐废水室中与H+发生中和反应,所以溶液a主要为ZnSO4、CuSO4,溶液b主要为HF、HCl。电解池中阳离子向阴极移动,BP膜中H+均向右侧溶液迁移;F-和Cl-通过M膜向左侧迁移,则M膜为一价阴离子交换膜,A错误;阴极反应为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,当阴极产生22.4 L气体(标准状况下为1 mol)时有2 mol离子通过M膜和N膜,B正确;电解池工作时F-和Cl-通过M膜向左侧迁移,H+与右侧双极膜迁移出来的OH-中和,则反应后得到的溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4,C正确;电解过程中,若pH过高则会导致Zn2+、Cu2+转化为沉淀,故应控制高盐废水的pH不能过高,D正确。 【对点练2】 生产硝酸钙的工业废水常含有NH4NO3,可用电解法净化。其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是(  ) C 3.利用交换膜进行物质制备 【例3】 (2024·南阳高二期中)已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]是一种有机强碱,常用作电子工业清洗剂。以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料,采用电渗析法合成[(CH3)4NOH],工作原理如图。下列说法中错误的是(  ) A.光伏并网发电装置中P型半导体电势高 B.c为阳离子交换膜,e为阴离子交换膜 C.b电极反应方程式为4OH--4e-=== O2↑+2H2O D.制备182 g四甲基 ... ...

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