1、素養(yǎng)提升突破系列(四)“離子交換膜”在電化學(xué)中的應(yīng)用素養(yǎng)提升突破系列(四)“離子交換膜”在電化學(xué)中的應(yīng)用課件【考情透視規(guī)律】在近幾年的高考試題中,離子交換膜是電化學(xué)的考查熱點(diǎn)。其考情如下:【考情透視規(guī)律】【歸納認(rèn)知素養(yǎng)】 1.常見(jiàn)的隔膜:隔膜又叫離子交換膜,由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類(lèi):(1)陽(yáng)離子交換膜,簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)膜,只允許陽(yáng)離子通過(guò),即允許H+和其他陽(yáng)離子通過(guò),不允許陰離子通過(guò)?！練w納認(rèn)知素養(yǎng)】 (2)陰離子交換膜,簡(jiǎn)稱(chēng)陰膜,只允許陰離子通過(guò),不允許陽(yáng)離子通過(guò)。(3)質(zhì)子交換膜,只允許H+通過(guò),不允許其他陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)。(2)陰離子交換膜,簡(jiǎn)稱(chēng)陰膜,只允許陰離子通過(guò),不允許陽(yáng)離子

2、2.隔膜的作用:(1)能將兩極區(qū)隔離,阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸,防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性地通過(guò)離子,起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。2.隔膜的作用:3.解題步驟:(1)分清隔膜類(lèi)型。即交換膜屬于陽(yáng)膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種,判斷允許哪種離子通過(guò)隔膜。(2)寫(xiě)出電極反應(yīng)式,判斷交換膜兩側(cè)離子變化,推斷電荷變化,根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。3.解題步驟:(3)分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中,隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度,避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng),或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。(3)分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中,隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度【真題體驗(yàn)素養(yǎng)】 (2015全國(guó)卷11)微生物電池是指在微生

3、物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)79100098【真題體驗(yàn)素養(yǎng)】 A.正極反應(yīng)中有CO2生成B.微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C.質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2=6CO2+6H2OA.正極反應(yīng)中有CO2生成【解析】選A。根據(jù)碳元素的化合價(jià)的變化,二氧化碳中碳元素的化合價(jià)為最高價(jià)+4價(jià),所以生成二氧化碳的反應(yīng)為氧化反應(yīng),應(yīng)在負(fù)極生成,其電極反應(yīng)式應(yīng)為C6H12O6+6H2O-24e-=24H+6CO2,A錯(cuò)誤;在微生物的作用下,該裝置為原電池裝置,反應(yīng)速率比化學(xué)反應(yīng)速率快,所以微生物促

4、進(jìn)了反應(yīng)的發(fā)生,B正確;原電池中陽(yáng)離子(質(zhì)子)向正極移動(dòng),C正確;電池的總反應(yīng)實(shí)質(zhì)是葡萄糖的氧化反應(yīng),D正確。【解析】選A。根據(jù)碳元素的化合價(jià)的變化,二氧化碳中碳元素的化【素養(yǎng)變式】(1)該電池的正極反應(yīng)式為_(kāi)。提示:6O2+24e-+24H+=12H2O。【素養(yǎng)變式】(2)該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)。提示:C6H12O6+6H2O-24e-=24H+6CO2。(2)該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)?！居?xùn)練提升素養(yǎng)】 1.(2018綿陽(yáng)模擬)在一定條件下,可以用甲圖所示的硼化釩(VB2)-空氣電池(工作時(shí)反應(yīng)為4VB2+11O2 = 4B2O3+2V2O5)為電源給乙圖所示裝置通電,模擬有機(jī)物的電化學(xué)儲(chǔ)氫。

5、下列說(shuō)法正確的是 ()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào)79100099【訓(xùn)練提升素養(yǎng)】 “離子交換膜”在電化學(xué)中的應(yīng)用課件A.整套裝置工作時(shí)A連接D,B連接CB.VB2極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB2+22OH-22e-= V2O5+2B2O3+11H2OC.電極F產(chǎn)生3 mol氣體時(shí)電極E得到的氧化產(chǎn)物為2 molD.儲(chǔ)氫裝置工作時(shí),右側(cè)電極區(qū)的pH減小A.整套裝置工作時(shí)A連接D,B連接C【解析】選B。由電池工作反應(yīng)知甲圖中右側(cè)電極為正極,電極反應(yīng)為11O2+22H2O+44e-=44OH-;左側(cè)電極為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為4VB2+44OH-44e-= 2V2O5+ 4B2O3+22H2O。由乙圖知,E為陰極,C應(yīng)與電

6、源負(fù)極相連,E極上電極反應(yīng)為2 +12H+12e-= 2 ,為還原產(chǎn)物;F為陽(yáng)極,D應(yīng)與電源正極相連,電極反應(yīng)為【解析】選B。由電池工作反應(yīng)知甲圖中右側(cè)電極為6H2O-12e-=12H+3O2,儲(chǔ)氫裝置工作時(shí),產(chǎn)生的H+經(jīng)高分子電解質(zhì)膜移至左側(cè),右側(cè)電極區(qū)的pH不會(huì)減小。綜上所述,只有B選項(xiàng)正確。6H2O-12e-=12H+3O2,儲(chǔ)氫裝置工作時(shí)2.(新題預(yù)測(cè))科學(xué)家研制出了一種新型的鋰-空氣電池,其工作原理如圖所示。關(guān)于該電池的說(shuō)法中不正確的是()2.(新題預(yù)測(cè))科學(xué)家研制出了一種新型的鋰-空氣電池,其工作A.隨著電極反應(yīng)的不斷進(jìn)行,正極附近的電解液pH不斷升高B.可將有機(jī)電解液改為水溶液C

7、.放電時(shí),當(dāng)有22.4 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)被還原時(shí),溶液中有4 mol Li+從左槽移動(dòng)到右槽D.電池總反應(yīng)方程式為4Li + O2 + 2H2O=4LiOHA.隨著電極反應(yīng)的不斷進(jìn)行,正極附近的電解液pH不斷升高【解析】選B。該鋰電池中,正極上的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-,正極附近的電解液pH會(huì)升高,故A正確; Li屬于活潑金屬,能與水反應(yīng),不能將有機(jī)電解液改為水溶液,B錯(cuò)誤;放電時(shí),當(dāng)有22.4 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)被還原時(shí),根據(jù)正極反應(yīng)式:O2+4e-+2H2O =4OH-,會(huì)轉(zhuǎn)移電子4 mol,即溶液中有4 mol Li+從【解析】選B。該鋰電池中,正極上的電極

8、反應(yīng)式為左槽(負(fù)極)移動(dòng)到右槽,故C正確;由圖示可知,正極的電極反應(yīng)式為O2 + 4e- + 2H2O=4OH-,電池總反應(yīng)方程式為4Li+O2 +2H2O=4LiOH,D正確。左槽(負(fù)極)移動(dòng)到右槽,故C正確;由圖示可知,正極的電極反應(yīng)【加固訓(xùn)練】1.采用電化學(xué)法還原CO2是一種使CO2資源化的方法,如圖是利用此法制備ZnC2O4的示意圖(電解液不參與反應(yīng))。下列說(shuō)法正確的是()【加固訓(xùn)練】A.Zn與電源的負(fù)極相連B.ZnC2O4在交換膜右側(cè)生成C.電解的總反應(yīng):2CO2+Zn ZnC2O4D.通入11.2 L CO2時(shí),轉(zhuǎn)移0.5 mol電子電解=A.Zn與電源的負(fù)極相連電解=【解析】選C。鋅化合價(jià)升高被氧化,連接電源正極,故A錯(cuò)誤;陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò),所以ZnC2O4在交換膜左側(cè)生成,故B錯(cuò)誤;電解的總反應(yīng):2CO2+Zn ZnC2O4,故C正確; 11.2 L CO2的物質(zhì)的量不一定是0.5 mol,轉(zhuǎn)移電子不一定是0.5 mol,故D錯(cuò)誤。電解=【解析】選C。鋅化合價(jià)升高被氧化,連接電源正極,故A錯(cuò)