（江苏选考）2021版新高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化5小专题突破5隔膜在电化学中的功能教学案苏教版.doc

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1、小专题突破5　隔膜在电化学中的功能[专题精讲]1．常见的隔膜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，既允许OH－和其他阴离子通过，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)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭

2、合回路的作用。3．离子交换膜的选择依据离子的定向移动。4．离子交换膜的应用5．多室电解池的类型多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室等，以达到浓缩、净化、提纯以及电化学合成的目的。(1)两室电解池以惰性电极电解一定浓度的Na2CO3溶液为例，其原理如图所示：①电极名称的判断：根据“阴阳相吸”判断，Na＋移向的乙电极是阴极；根据“阳极放氧生酸”判断，左侧有氧气生成的甲电极是阳极。②电极反应式的书写：右侧阴极区电解液为稀氢氧化

3、钠溶液，根据“阴极放氢生碱”，6得4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，A为氢气；左侧阳极区电解液为碳酸钠溶液，根据“阳极放氧生酸”，得H＋会与CO结合生成HCO：4CO－4e－＋2H2O===4HCO＋O2↑。（1）含离子交换膜的电解池的最大优点是能自动把产品（如该电解池产生的NaOH和NaHCO3）分离开，从而降低分离提纯成本。（2）“阴阳相吸”是很多化学反应的微观基础。“阴阳相吸”的含义：①阴离子与阳离子相互吸引并发生迁移；②阴极吸引电解液中的阳离子，阳极吸引电解液中的阴离子，并使阳离子与

4、阴离子发生定向移动；③正极吸引自由电子，使电子经过金属导线由负极定向移动到正极。(2)三室电解池以三室式电渗析法处理含KNO3的废水得到KOH和HNO3为例，其原理如图所示：①阴极反应及ab膜的判断：阴极的电极反应是4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－(放氢生碱)，生成的带负电荷的OH－吸引中间隔室的K＋向阴极迁移，得到KOH溶液，阴极区溶液的pH增大，ab膜为阳离子交换膜。②阳极反应及cd膜的判断：阳极的电极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(放氧生酸)，生成的带正电荷的H＋吸引中间隔

5、室的NO向阳极迁移，得到HNO3溶液，阳极区溶液的pH减小，cd膜为阴离子交换膜。虽然其实质是电解水，但总反应不能写成2H2O2H2↑＋O2↑，而应该写为4KNO3＋6H2O2H2↑＋4KOH＋O2↑＋4HNO3。　(3)四室电解池以四室式电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例，其工作原理如图所示：6电解稀硫酸的阳极反应是2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(放氧生酸)，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀

6、溶液的阴极反应是4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－(放氢生碱)，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。[专题精练]精练一　离子交换膜在原电池中的应用1．(2020·河南中原名校四模)新能源汽车是国家战略产业的重要组成部分，LiFePO4电池是新能源汽车关键部件之一，其工作原理如图所示，电池工作时的总反应为LiFePO4＋6CLi1－xFePO4＋LixC6。下列说法错误的是(　　)A．充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接B．电池工作时，正极的电极反应为Li1－xFePO4＋

7、xLi＋＋xe－===LiFePO4C．电池工作时，负极材料质量减少1.4g，转移0.4mol电子D．电池进水将会大大降低使用寿命解析：选C。放电时Li＋向电极b移动，则电极b为正极，电极a为负极，充电时，电极a与电源负极连接，电极b与电源正极连接，故A正确；电池工作时，Li＋向正极移动，正极上Li1－xFePO4发生还原反应：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，故B正确；电池工作时，负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，负极材料质量减少1.4g，说明有0.2mo

8、lLi＋生成，则转移0.2mol电子，故C错误；因为Li的金属性很强，容易与水发生反应，所以电池进水将会大大降低使用寿命，故D正确。2．(提高电流效率)已知：电流效率＝电路中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Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。6下列说法正确的是(　　)A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不同B．Ⅰ和Ⅱ的能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．放电一段时间后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质解析：选C。Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池总反应、负