复习题教学设计(第二课时)

专题突破三

《离子交换膜在电化学中的应用》导学案

【学习目标】

1.

2.

3.

4.

了解什么是离子交换膜，电化学装置中离子交换膜的类型

学会判断装置中离子交换膜的类型，正确书写电极反应式

理解离子交换膜在电化学装置中的作用

通过对离子交换膜电化学装置的分析，感受化学在社会、生活、生产的应用

【学习重点】离子交换膜在电化学中的应用

【学习难点】离子交换膜在电化学中的应用

【考情分析】除了2014年全国卷第9题、2014年全国卷Ⅰ第27题、2014年福建卷第11题考查外,近几年考查情况如下: 年份

2018 2017 2016 2015

全国I卷T27 2017年天津卷第2016年全国卷Ⅰ第11题、2015

年全国卷Ⅰ第11题、

题号

2018．2018．全国III卷7题、2017年江2016年浙江卷第11题、

2015年北京卷第27题、

T27 苏卷第16题

2016年天津卷第10题

2015年福建卷第11题

【课前引入】我们所学过的单液原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。于是我们设计了一种更为科学的双液原电池--盐桥原电池。

以锌铜原电池为例：

【思考与交流一】盐桥的成分及有何作用？

【思考与交流二】

1. 盐桥原电池在实际生活中作为化学电源使用有什么缺点？

2. 生活中可反复使用的可充电电池中用什么代替盐桥可以效果更好呢？

1

盐桥的不足：

一、离子交换膜

【教材中的离子交换膜】

【自学任务1】请同学们看教材第77面图4-6氢氧燃料电池工作原理及文字叙述，并思考隔膜有什么作用？隔膜的分类如何？隔膜有何优点？并写出正极反应方程式和电池反应方程式。

1.定义：离子交换膜是一种含有离子基团、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。

2.分类：

按选择透过性可分为

三大类。

3.优点：

隔膜是盐桥的延伸，离子交换膜表面积大，有利于增大离子的定向移动速率，减小电阻，放电效率高，使用寿命长。

4.书写电极反应方程式：

负极：H2- 2e- = 2H+

正极：

(请写出正极反应式)

电池反应方程式：

【自学任务2】

1.用如图电解装置电解饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，

有何缺陷？

2. 你认为可以如何改进？请根据你的想法将图中信息补充完整。

【小结】：离子交换膜的作用：

【知识延伸应用】

二、离子交换膜在电化学装置中的应用

【学习任务一】

2

1、利用离子交换膜制备纯净产品及分离提纯某些物质

[2016·全国卷Ⅰ]

三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图Z7-1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S04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

(

) 2-+2-A.通电后中间隔室的S04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-O2+4H,负极区溶液pH降低

2AgCl。下列说法正确的+D.当电路中通过1 mol电子的电量时,会有0.5 mol的O2生成

【变式训练】1.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2是

(

) A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl

-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成

C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变

D.当电路中转移0.01 mol e时,交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子

【变式训练】2.如图，若在电解食盐水装置中交替运用阳膜和阴膜可实现海水的淡化与浓缩，请分析淡水的出口为a、b、c中的

出口。

【小结】：解题模型：

2、利用离子交换膜隔离某些物质防止发生反应

【学习任务二】

1.如图Z7-3是电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的装置示意图,质子交换膜将电解池分隔为阴极室和阳极室。下列说法中正确的是

(

) -+-A.a是阴极

B.B极室的反应是CO2+2e+2HCO+H2O C.一段时间后,A极室中溶液的pH增大

D.电子由B极室流向A极室

【变式训练】1、[2016•高考浙江卷，11改编]金属(M)-空气

电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为

新能源汽车和移动设备的

3

电源。该类电池放电的总反应方程式为：

4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。

(1)在Mg－空气电池中，若采用中性电解质，负极的电极反应式为：

(2)为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用

离子交换膜

【小结】解题模型：

【体验高考】

1.[2018•高考全国新课标卷III，27节选] KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。

回答下列问题：

KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。

①写出电解时阴极的电极反应式

。

②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为

，

其迁移方向是

。

2.[2014•高考全国新课标卷Ⅰ，27节选] H3PO2也可用电渗析法制备,“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写出阳极的电极反应式

②分析产品室可得到H3PO2的原因

【课堂小结】解题思路：

【拓展练习】

已知:2CrO4(黄色)+2H2-+Cr2O7(橙色)+H2O。以铬酸钾(右室起始加入0.4 mol K2CrO4)2-为原料,电化学法制备重铬酸钾的实验装置示意图如图所示,下列说法正确的是( ) A.在阳极室,通电后溶液逐渐由橙色变为黄色

B.电路中有0.2 mol电子通过时,阳极与阴极溶液减少的质量差为1.4 g C.若测得右室中K与Cr的物质的量之比为3∶2,则此过程电路中共转移电子数为0.1NA

D.若测定阳极液中K与Cr的物质的量之比为d,则此时铬酸钾的转化率为2-d

4