归纳与整理教案2

电化学“盐桥与膜”专题复习

【学习目标】

1.理解并掌握电化学中关于离子交换膜的判断、应用及相关计算问题。

2.通过对离子交换膜的分析感受化学原理在社会生活中的应用。

【问题拓展与探究】

请根据你所学的电化学知识，设计一套完整的电化学装置来电解食盐水制取氢氧化钠

电极材料限选：铜片，银片，石墨碳棒；

电解质溶液限选：Cu（NO3）2(aq)，AgNO3(aq)，饱和 NaCl(aq)；

需要的其他材料任选。

思考1： 思考2： 思考3： 【体味高考1】（2016·北京 节选）用石墨电极完成下列电解实验

实验一

实验二

装置

a、d处试纸变蓝；b处变红，局部退现象

色；c处无明显变化

气泡产生；……

两个石墨电极附近有气泡产生；n处有试判断：根据实验一的原理，实验二中m处可能析出铜

【问题拓展与探究】

思考4： 思考5： 思考6： 【巩固练习1】（2018临沂一模 13）

四甲基氢氧化铵[（CH3），以四甲基氯化铵[（CH3）4NOH]常用作电子工业清洗剂4NCl]为原料，采用电渗析法合成（CH3）4NOH，其工作原理如下图所示（a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜）。

思考：要得到产物，c和e膜分别是什么膜？

【巩固练习2】（2014·全国理综I—T27，改编）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。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）：

思考：产品室要得到H3PO2，则三种膜分别是什么膜？

【体味高考2】(2016-新课标I卷-11改编)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，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SO4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。下列叙述不正确的是（ ）

A.ab为阳离子交换膜， cd为阴离子交换膜

B.该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品

C.通电后中间隔室的SO4负极区溶液PH升高

D.当电路中通过1mol 电子的电量时，通过ab 、cd两膜的离子数目相等

【强化训练1】（2017临沂二模）双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H和OH，作为H和OH离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HC1，其工作原理如下图所示，M、N为离子交换膜。

+-+ - -2—

+2— 离子向正极区迁移，负极区电极反应为：2H2O+2e = H2↑+2OH，--

下列说法错误的是（ ）

+-A．阴极室发生的反应为2H+2e=H2↑ B．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜

C．若去掉双极膜(BP)，阳极室会有C12生成

D．电路中每转移1mol电子，两极共得到0.5 mol气体

【强化训练2】(2014福建, 改编) 某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2=== 2AgCl。下列说法正确的是(

) 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.反应一段时间后，离子交换膜右侧盐酸PH增大

D.当电路中转移0.1 mol e时, 通过阳离子交换膜的H为0.1mol,则离子交换膜右侧溶液增加0.1 mol溶质

拓展1：

若将上述原电池的电解质溶液换成MgCl2溶液,当电路中转移0. 1 mol e

时，通过阳离子交换膜的Mg物质的量是 。

拓展2：

若将D选项改为“当电路中转移0. 1 mol e时, 离子交换膜左侧溶液减少0.1 mol离子”，试判断是否正确。

拓展3：

若将D选项改为“当电路中转移0. 1 mol e时, 离子交换膜两侧的溶液质量差

（ m右－m左）为7.3g”，试判断是否正确。

拓展4：

若将AgCl/Ag电极改为Cu电极，阳离子交换膜改为质子交换膜，“当电路中转移0.1 mol e时, 离子交换膜两侧的溶液质量变化差（△m右－△m左）为 g。

小结：

【课后提高练习】

1.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(

) ---2+－-+-

-

A． a极的反应式：N2H4＋4OH－4e===N2↑＋4H2O B. 其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜

思考：最终KOH的物质的量有何变化？

拓展：

1.如果用硫酸溶液作为电解质溶液，电极反应怎样？最好选用哪种交换膜？

2.工业上电解法处理含镍酸性废水并得到单

质Ni的原理如图所示。下列说法不正确的是(

) 已知：①Ni在弱酸性溶液中发生水解

②氧化性： Ni (高浓度) ＞ H＞Ni(低浓度) A．电解过程中，B中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减少

B．若将图中阳离子膜去掉，将A、B两室合并，则电解反应总方程式发生改变

3.电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，

中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液

变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。

已知:3I2+6OH==IO3+5I+3H2O，

判断正误：如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，则电解槽内发生的总化学方程式不变 ———2＋＋

2＋2＋－－

基于“观念建构”的元素化合物专题复习

一、建构“价-类二维”观，完善“元素观”和“分类观”

活动1：用Cu元素的价态为纵坐标，物质类别为横坐标建立坐标系，将Cu、CuO、Cu2O、Cu(OH)2、CuSO4、CuCl2、Cu(NO3)2等物质按物质类别和化合价填入坐标系中的相应位置，并用箭头将上述物质之间的转化关系在图中标出来，形成“价-类二维关系”导图，并写出相

关反应的方程式。

[演练1] (2017江苏)碱式氯化铜有多种制备方法：45 ~ 50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2 (OH)2 Cl2·3H2O, 该反应的化学方程式为_________________________。

二、建构“转化观”，发展“实验观”和“化学价值观”

活动2：建构“转化观”，以铜粉为原料，其他试剂任选，用尽可能多的方法制取胆矾，画出流程图，评价这些方案的优缺点，优化物质的制备方案。

方案一：

方案二：

方案三: 方案四: … …

[演练2] (2012天津)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70％Cu、25％Al、4％Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：

请回答下列问题：

(1)第①步Cu与混酸反应的离子方程式为______________________________；

得到滤渣1的主要成分为______________ _____。

(2)第②步加H2O2的作用是_____________________，使用H2O2的优点是_________；

调溶液pH的目的是使_______________________________生成沉淀。

(3)简述第③步由滤液2得到CuSO4·5H2O的方法是

。

[演练3]（2015全国卷1）硼及其化合物在工业上有许多用途。以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示：

写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________________________________。

[演练4](2013全国Ⅰ) 锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)。导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe-=LixC6,现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。 其中酸浸时H2O2的作用

。

【思考交流】

某学生在分别用铜和浓、稀硝酸配置硝酸铜溶液时发现所得溶液的颜色不同，前者呈绿色，后者为蓝色。为了探究溶液颜色不同的原因，该学生进行了如下假设：

假设1：两溶液中的Cu2+浓度不同假设；

假设2：溶液呈绿色是因为硝酸铜溶液溶解了NO2引起的。

请设计实验方案验证假设2，并对实验方案进行评价。

三、建构“三重表征”观，深化“平衡观”和“微粒观”

活动3：氢氧化铜悬浊液中存在如下平衡：Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)+2OH-(aq)，请分析、理解外界条件对Cu(OH)2沉淀溶解平衡的影响，回答下列问题。

已知：常温下，Ksp[Cu(OH)2]＝2×10-20，Ksp[CuS]＝1.3×10-36，Ksp[Fe(OH)3]＝1.0×10-39。

(1)向浓度分别为0.02 mol·L-1CuSO4和FeCl3溶液中加NaOH固体，则Fe3+完全沉淀[c(Fe3+)≤1×10-5

mol·L-1

]时溶液pH为

，开始生成Cu(OH)2沉淀的pH为

。

(2)对于平衡Cu(OH)2(s)改变条件

加适量Na2S(s) 通入适量HCl(g) Cu2+(aq)+2OH-(aq)，请分析

实验现象

方程式及解释

(3)将工业废水中的Cu2+以沉淀形式除去，有哪些可能的方法？

[演练5]工业上需要利用一批回收的含铜废料制造胆矾（CuSO4·5H2O）。该废料中各种成份含量如下：Cu和CuO约占87%，其它为Al、Fe、Si及其氧化物，还有少量的难溶物质。工艺流程为：

部分金属阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物

Al(OH)3

Fe(OH)3

Cu(OH)2

Fe(OH)2

pH 5.2 3.1 6.7 9.7 （1）步骤①中为什么要将含铜废料研磨成粉状？。

（2）步骤②中发生反应的离子方程式：

。

步骤⑤中H2O2参加反应的离子方程式：

。

（3）步骤⑥中调节溶液pH时适宜的物质是

（填序号）。

a．NaOH

b．氨水

c．Cu2(OH)2CO3

d．Cu(OH)2

e．MgCO3

步骤⑥中滤渣成份的化学式为

。

（4）步骤⑦中用硫酸调节pH＝2～3的是

。

步骤⑧的分离操作方法是

。

【巩固与提高】

1．工业上用某矿渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取铜的操作流程如下：

已知：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O 原因

(1)固体混合物B与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为_________________。

(2)滤液A中铁元素的存在形式只能为Fe2+，理由是

，涉及的离子方程式为___________________________________________。

(3)将滤液C中的铝元素以沉淀形式析出，可选用的最佳试剂为_________(填序号)。

a．氢氧化钠溶液

b．硫酸溶液

c．氨水

d．二氧化碳

(4)关于工业生产冶炼金属铜和粗铜精炼的说法正确的是_____________(填序号)。

a．工业生产可用热还原法冶炼铜，也可用电解法炼铜

b．电解法精炼铜时，阳极质量减少量与阴极质量增加量相等

c．火法炼铜的方程式为：Cu2S+O2====2Cu+SO2 d．可用盐酸溶解粗铜来获得纯铜

(5)某同学对上述流程提出改进意见，认为在滤液A中先加入足量酸化的H2O2溶液后再加入足量NaOH溶液，然后进行操作Ⅱ，请你用离子方程式表示该同学加入酸化的H2O2溶液的目的要

。

2．(2016年全国Ⅰ)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，回答下列问题：

(1)Cr3+与Al3+的化学性质相似，在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量，可观察到的现象是_________________________________。

(2)在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl−，利用Ag+与CrO42−生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10−5mol·L−1)时，溶液中c(Ag+)为_______mol·L−1，此时溶液中c(CrO42−)等于__________mol·L−1。(已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10−12和2.0×10−10)。

(3)+6价铬的化合物毒性较大，用NaHSO3将的Cr2O72−还原成Cr3+，反应的离子方程式为_______________。

3．(2014年全国Ⅰ)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，具有较强还原性，回答下列问题：

(1)H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：

。

NaH2PO2是

(填正盐或酸式盐），其溶液显

(填弱酸性、中性、或者弱碱性)。

(2)H3PO2及NaH2PO2)均可将溶液中的银离子还原为银单质，从而可用于化学镀银。

①H3PO2中，磷元素的化合价为

。

②用H3PO2进行化学镀银反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1，则氧化产物为

。

高温