高考化学一轮复习 热点专题突破系列（五）电化学中“离子交换膜”的应用课件

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1、热点专题突破系列（五）电化学中“离子交换膜”的应用【透视热点考情透视热点考情】在近几年高考中，涉及离子交换膜的试题比较多，且在近几年高考中，涉及离子交换膜的试题比较多，且常考常新。其考情如下：常考常新。其考情如下：命题点命题点五年考情五年考情阳离子交换膜阳离子交换膜20162016乙乙T11T11，20142014乙乙T27T27，20132013甲甲T13T13阴离子交换膜阴离子交换膜20162016乙乙T11T11，20142014乙乙T27T27质子交换膜质子交换膜20152015乙乙T11T11【备考必记必会备考必记必会】离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中的离子离子交换膜是一种含

2、有离子基团的、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具有选择透过能力的高分子膜，也称为离子选择透过性膜。性膜。1.1.离子交换膜的功能：离子交换膜的功能：使离子选择性定向迁移使离子选择性定向迁移( (目的是平衡整个溶液的离子浓目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷度或电荷) )。2.2.离子交换膜在电化学中的作用：离子交换膜在电化学中的作用：(1)(1)隔离某些物质防止发生反应。隔离某些物质防止发生反应。(2)(2)用于物质的制备。用于物质的制备。(3)(3)物质分离、提纯等。物质分离、提纯等。3.3.离子交换膜的类型：离子交换膜的类型：根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种

3、，在高考根据透过的微粒，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子试题中主要出现阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，质子交换膜只允许质子质子交换膜只允许质子(H(H+ +) )通过。可见离子交换膜的通过。可见离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质。离某些物质。【高考模拟预测【高考模拟预测】1.(20151

4、.(2015乙卷乙卷) )微生物电池是指在微生物的作用下将微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是列有关微生物电池的说法错误的是( () )世纪金榜导学号世纪金榜导学号3068209930682099A.A.正极反应中有正极反应中有COCO2 2生成生成B.B.微生物促进了反应中电子的转移微生物促进了反应中电子的转移C.C.质子通过交换膜从负极区移向正极区质子通过交换膜从负极区移向正极区D.D.电池总反应为电池总反应为C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2=6CO

5、=6CO2 2+6H+6H2 2O O【解析【解析】选选A A。根据碳元素的化合价的变化，二氧化碳。根据碳元素的化合价的变化，二氧化碳中碳元素的化合价为最高价中碳元素的化合价为最高价+4+4价，所以生成二氧化碳价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，应在负极生成，其电极反应式应的反应为氧化反应，应在负极生成，其电极反应式应为为C C6 6H H1212O O6 6+6H+6H2 2O-24eO-24e- -=24H=24H+ +6CO+6CO2 2，A A错误；在微生错误；在微生物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率比化学物的作用下，该装置为原电池装置，反应速率比化学反应速率快，所以微生物促进

6、了反应的发生，反应速率快，所以微生物促进了反应的发生，B B正确；正确；原电池中阳离子原电池中阳离子( (质子质子) )向正极移动，向正极移动，C C正确；电池的总正确；电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，反应实质是葡萄糖的氧化反应，D D正确。正确。2.(20172.(2017洛阳模拟洛阳模拟) )利用反应利用反应6NO6NO2 2+8NH+8NH3 3=7N=7N2 2+12H+12H2 2O O构成电池，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻构成电池，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。下列说法不正确

7、的是列说法不正确的是( () )A.A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极B.B.为使电池持续放电，离子交换膜选用阴离子交换膜为使电池持续放电，离子交换膜选用阴离子交换膜C.C.电极电极A A反应式为反应式为2NH2NH3 3-6e-6e- -=N=N2 2+6H+6H+ +D.D.当有当有4.48 L NO4.48 L NO2 2( (标准状况标准状况) )被处理时，转移电子为被处理时，转移电子为0.8 mol0.8 mol【解析【解析】选选C C。根据化学方程式判断，氨气发生氧化反。根据化学方程式判断，氨气发生氧化反应，电极应，电极A A是负极，电极是

8、负极，电极B B是正极，电流从右侧电极经是正极，电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极，过负载后流向左侧电极，A A正确；因电解质溶液为碱性，正确；因电解质溶液为碱性，NHNH3 3失去电子与失去电子与OHOH- -结合，电极结合，电极A A反应式为反应式为2NH2NH3 3-6e-6e- -+6OH+6OH- -=N=N2 2+6H+6H2 2O O，则该离子交换膜应允许，则该离子交换膜应允许OHOH- -通过，是阴离通过，是阴离子交换膜，子交换膜，B B正确，正确，C C错误；错误；4.48L4.48L标准状况下的标准状况下的NONO2 2是是0.2 mol0.2 mol，N N的化合价从的

9、化合价从+4+4价降到价降到0 0价，转移电子为价，转移电子为0.2 0.2 molmol4=0.8 mol4=0.8 mol，D D正确。正确。3.3.现有离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽，现有离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽，电解电解KIKI的淀粉溶液制取的淀粉溶液制取KOHKOH，一段时间后，一段时间后区附近变蓝区附近变蓝色，下列叙述中错误的是色，下列叙述中错误的是( () )A.KOHA.KOH、H H2 2均在均在区产生区产生B.B.图中图中A A为阴离子交换膜为阴离子交换膜C.C.区的电极连接电源的正极区的电极连接电源的正极D.D.阴极反应式为阴极反应式为2H2H+ +

10、2e+2e- -=H=H2 2【解析【解析】选选B B。电解。电解KIKI淀粉溶液类似电解饱和食盐水，淀粉溶液类似电解饱和食盐水，区变蓝色，生成区变蓝色，生成I I2 2为阳极，连接电源的正极，为阳极，连接电源的正极，KOHKOH、H H2 2均在阴极区产生，均在阴极区产生，A A、C C正确；正确；区区H H+ +放电，放电，KOHKOH在此在此生成，图中生成，图中A A能让能让K K+ +通过，为阳离子交换膜，通过，为阳离子交换膜，B B错误；错误；阴极是阴极是H H+ +放电，发生放电，发生2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2，D D正确。正确。4.(20174.(2017宜春模

11、拟宜春模拟) )室温时，在室温时，在FeClFeCl3 3酸性溶液中加少酸性溶液中加少量锌粒后，量锌粒后，FeFe3+3+立即被还原成立即被还原成FeFe2+2+，组成的原电池装置，组成的原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是通过，下列有关叙述正确的是( () )A.A.该原电池的正极反应是该原电池的正极反应是Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+B.B.电池工作一段时间后，甲池的电池工作一段时间后，甲池的c(Clc(Cl- -) )增大增大C.C.一段时间后，乙池中溶液的红色逐渐褪去一段时间后，

12、乙池中溶液的红色逐渐褪去D.D.石墨电极上发生氧化反应石墨电极上发生氧化反应【解析【解析】选选C C。该电池的总反应为。该电池的总反应为Zn+2FeZn+2Fe3+3+=2Fe=2Fe2+2+ +ZnZn2+2+，ZnZn为负极，电极反应为为负极，电极反应为Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+，A A错误；错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中c(Clc(Cl- -) )不变，不变，B B错误；由于乙池中的错误；由于乙池中的FeFe3+3+被还原为被还原为FeFe2+2+，所以乙池中溶液的红色逐渐褪去，所以乙池中溶液的红色逐渐褪

13、去，C C正确；石墨电极为正确；石墨电极为正极，得电子，发生还原反应，正极，得电子，发生还原反应，D D错误。错误。【加固训练【加固训练】(2017(2017唐山模拟唐山模拟) )工业品氢氧化钾溶液中含有某些含工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜，其工作原理如图所示。下列说法装有阳离子交换膜，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是中不正确的是( () )A.A.阴极材料可以是阴极材料可以是FeFe，含氧酸根杂质不参与电极反应，含氧酸根杂质不参与电极反应B.B.该电解槽的阳极反应式为该电解槽的

14、阳极反应式为4OH4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.通电后，该电解槽阴极附近溶液的通电后，该电解槽阴极附近溶液的pHpH会逐渐减小会逐渐减小D.D.除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口B B导出来导出来【解析【解析】选选C C。电解池反应的实质是电解水，阴极反应。电解池反应的实质是电解水，阴极反应是是2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2，pHpH增大，增大，A A正确，正确，C C错误；阳极反错误；阳极反应是应是4OH4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2，B B正确；正确；K K+ +通过阳离子交通过阳离子交换膜流向阴极与产生的换膜流向阴极与产生的OHOH- -结合，以结合，以KOHKOH溶液的形式从溶液的形式从出口出口B B导出，导出，D D正确。正确。