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课件网) 电化学中隔膜的应用与串联电池分析 1.通过比较能够识别原电池、电解池，并能解决多池串联问题。 2.了解含隔膜的电化学装置的原理及应用。 3.深入理解电解原理中的守恒关系的应用。 * 习 学 目 标 * 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选择透过性，且电化学性能优良，在涉及电化学的工业生产中广泛应用。近几年全国卷的高考中，涉及离子交换膜的试题较多，且常考常新，涉及离子交换膜的题目主要考查学生学以致用的能力，下面我们一起学习一下离子交换膜的应用。 情 境 导 入 1．离子交换膜的种类 知识点一 离子交换膜的应用 2．交换膜的功能及工作原理 (1)功能 (2)工作原理(以阳离子交换膜为例)： 交换膜上有很多微孔，“孔道”上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过“孔道”，由浓度大的区域向浓度小的区域移动。阴离子移动到“孔道”处，受到“孔道”带负电荷基团的排斥而不能进入“孔道”中，因而不能通过交换膜。这就是“选择性”透过的原因。其构造与工作示意图如图所示：阴离子交换膜的构造和工作原理与此相同，只不过是“孔道”中带正电荷基团而已。 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能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 知识点一 离子交换膜的应用 3．离子通过隔膜的定量关系 4．离子交换膜类型的判断 (1)通过隔膜的离子带的电荷数等于电路中电子转移数。 (2)离子迁移：依据电荷守恒，通过隔膜的离子数不一定相等。 根据电解质溶液呈电中性的原则,判断膜的类型： （1）首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余，因该电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向，进而确定离子交换膜的类型，如电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH－有剩余，阳极区域的Na＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH－结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜。 知识点一 离子交换膜的应用 （2）根据溶液呈电中性,判断出离子移动的方向,从而确定离子交换膜的类型 离子迁移方向的判断 ①离子从“生成区”移向“消耗区” 以电解CO2制HCOOH为例，其原理如图所示。 右侧：通入CO2，生成HCOOH，发生还原反应，多孔锡作阴极，电极反应为CO2＋H＋＋2e－===HCOO－，消耗从左侧迁移过来的H＋。 左侧“Pt片”作阳极，水电离产生的OH－放电，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成H＋。 离子移动方向：H＋通过阳离子交换膜从左侧移向右侧。 知识点一 离子交换膜的应用 知识点一 离子交换膜的应用 1.微生物电解池(MEC)是一种新型的且 能兼顾氢气或甲烷回收的废水处理技术,将 电化学法和生物还原法有机结合,MEC具有 很好的应用前景。微生物电化学产甲烷法的 装置如图所示。下列有关说法正确的是( ) A.“产电菌”极的电势比“产甲烷菌”极的低 B.该微生物电解池工作时将化学能转化为电能 C.阴极的电极反应式为CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O D.若产生1 mol CH4,理论上阳极室生成CO2的体积为44.8 L 单膜电解池及分析 C 练一练 知识点一 离子交换膜的应用 2.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的 ,模拟装置如图所示。下列说法正确的是( ) A.阳极室溶液由无色变成棕黄色 B.阴极的电极反应式为4OH--4e-=== 2H2O+O2↑ C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH 升高 D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质 一定是(NH4)3PO4 练一练 C 多膜电解池及分析 知识点一 离子交换膜的应用 3.为适应可再生能源的波动性和间歇性, 我国科学家设计了一种电化学装置,其原理如 下图 ... ...
