突破電化學(xué)中帶隔膜裝置的難關(guān)復(fù)習(xí)

1、二輪復(fù)習(xí)課堂之－－,－“突破”電化學(xué)中有隔膜裝置的難關(guān),徐丹,江西師大附中,高考考情分析,學(xué)情調(diào)查,,,,,,,,,,,,,調(diào)查小結(jié),(2016-新課標(biāo)I卷-11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42—可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。,真題再現(xiàn),,,,,Na+,SO42-,？,陽膜,陰膜,膜的類型的判斷：,離子

2、的定向移動規(guī)律,膜的作用：,Na+為什么會向陰極移動？SO42-會向陽極移動？,陰極： 4H2O+4e­—=2H2↑+2OH-,根據(jù)電荷守恒，陽離子要進(jìn)入負(fù)極區(qū),陽極： 2H2O-4e­—=O2↑+4H+,根據(jù)電荷守恒，陰離子要進(jìn)入正極區(qū),允許特定微粒通過，使溶液電荷平衡,(2016-新課標(biāo)I卷-11)三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜

3、中間的Na+和SO42—可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。,下列敘述正確的是（ ）A.通電后中間隔室的SO42—離子向正極遷移，正極區(qū)溶液PH增大B.該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C.負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e—=O2↑+4H+，負(fù)極區(qū)溶液PH降低D.當(dāng)電路中通過1mol 電子的電量時，會有 的0.5molO2生成,B,,,,稀硫酸,陽極室,產(chǎn)品室,原料室,陰極室,

4、稀溶液,H3PO2,NaH2PO2,濃溶液,NaOH,稀溶液,石墨,__膜,__膜,__膜,石墨,（2014·全國理綜I節(jié)選，T27）次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的還原性?；卮鹣铝袉栴}:,（4）H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：,問題：產(chǎn)品室要得到H3PO2的則三種膜分別是什么膜？,陽,陰,陽,2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑,陽極：

5、,陰極：,4H2O + 4e-＝4OH-＋H2↑,H+,H2PO2-,Na+,膜的類型的判斷：,離子的濃度的變化,,,,稀硫酸,陽極室,產(chǎn)品室,原料室,陰極室,稀溶液,H3PO2,NaH2PO2,濃溶液,NaOH,稀溶液,石墨,陽膜,陰膜,陽膜,石墨,（2014·全國理綜I節(jié)選，T27）次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的還原性?；卮鹣铝袉栴}:,（4）H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所

6、示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：,③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2：將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有 雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是 。,③H3PO4或PO43-。由于H3PO2具有還原性，電解時就會有H3PO2在陽極放電而被氧化生成H3PO4。,,,,稀硫酸,陽

7、極室,產(chǎn)品室,原料室,陰極室,稀溶液,H3PO2,NaH2PO2,濃溶液,NaOH,稀溶液,石墨,陽膜,陰膜,陽膜,石墨,（2014·全國理綜I節(jié)選，T27）次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的還原性?；卮鹣铝袉栴}:,（4）H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：,問題：若陰極室的NaOH溶液用NaH2PO2稀溶液代替，并撤去陰極室與原料室之間的

8、陽膜，從而合并了陰極室與原料室。分析后續(xù)的反應(yīng)？（已知H3PO2是一元中強(qiáng)酸）,陽極的電極反應(yīng)：,2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑,陰極的電極反應(yīng)：,4H2O + 4e-＝4OH-＋H2↑,H+,OH-,,,,稀硫酸,陽極室,產(chǎn)品室,原料室,陰極室,稀溶液,H3PO2,NaH2PO2,濃溶液,NaOH,稀溶液,石墨,陽膜,陰膜,陽膜,石墨,（2014·全國理綜I節(jié)選，T27）次磷酸（H3PO2）是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)的

9、還原性?；卮鹣铝袉栴}:,（4）H3PO2也可用電滲析法制備?！八氖译姖B析法”工作原理如圖所示（陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過）：,陽極室：,陰極室：,H2O 放電生成OH-和H2,膜的作用：,防止產(chǎn)生雜質(zhì)，提高產(chǎn)物純度,H3PO2在陽極放電而被氧化生成H3PO4。,常見膜的分析,歸納總結(jié),歸納總結(jié),膜的常見作用,允許特定微粒通過，使溶液電荷平衡,防止產(chǎn)生雜質(zhì)，提高產(chǎn)物純度,阻止副反應(yīng)發(fā)生，避免安全隱患,歸納總結(jié),常見膜的類型,,

10、陰離子交換膜,質(zhì)子交換膜,選擇性透過膜,陽離子交換膜,隔膜,離子交換膜,,,（2016浙江）金屬(M)–空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的 總反應(yīng)方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是（ ）,,A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧

11、氣擴(kuò)散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬–空氣電池，Al–空氣電池的理論比能量最高C．M–空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在Mg–空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜,C,釋放1mole-消耗Mg,Al, Zn質(zhì)量分別12g,9g,32.5g,,正極：,O2+2H2O+4e–=4OH–,考查了膜的作用，關(guān)注所用膜的類型,鋅溴液

12、流電池是一種新型電化學(xué)儲能裝置(如圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是(　　)A．充電時電極a連接電源的負(fù)極B．陽離子交換膜可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應(yīng)C．放電時左側(cè)電解質(zhì)儲罐中的離子總濃度增大D．充電時，每轉(zhuǎn)移2 mol e-，理論上有1 molZn2+通過離子交換膜從左向右擴(kuò)散,放電的總反應(yīng)：,Zn + Br2 = ZnBr2,放電b極：,Zn －2e-＝ Zn2＋,b,負(fù)極,

13、充電時：,b接,電源的負(fù)極,X,,,,+,－,Zn2＋,√,放電時作原電池,a極：,Br2 + 2e-＝ 2Br－,即左側(cè)電極上生成了Br－,原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動,鋅溴液流電池是一種新型電化學(xué)儲能裝置(如圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質(zhì)儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是(　　)D ．充電時，每轉(zhuǎn)移2 mol e-，理論上有1 molZn2+通過離子交換膜從左向右擴(kuò)散,+,－,充電時：,電解池中

14、陽離子向陰極移動,所以有1 molZn2+從左向右擴(kuò)散,Zn2＋＋ 2e－ = Zn,b極為陰極,2 mol,1 mol,考查了膜的作用和過膜離子的量,工 業(yè)上也可設(shè)計(jì)圖示裝置，用鋰離子電池,（LixC為難電離鋰碳化合物）為電源，電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子時:,LixC + Li1-x CoO2 C + LiCoO2,(1)理論上右側(cè)溶

15、液的質(zhì)量減少 g；,(2)理論上兩側(cè)溶液的質(zhì)量差 g；,(3)理論上兩側(cè)溶液的質(zhì)量的變化差 g。,工 業(yè)上也可設(shè)計(jì)圖示裝置，用鋰離子電池,（LixC為難電離鋰碳化合物）為電源，電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子時:,LixC + Li1-x CoO2 C + LiCoO2,,,,4CrO42- + 4H+

16、 = 2Cr2O72- +2H2O,右側(cè)生成H+,B極為陽極,陽極：,2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑,左側(cè)陰極:,4H2O + 4e-＝4OH-＋2H2↑,中間為Na+交換膜,+,－,Na+,工 業(yè)上也可設(shè)計(jì)圖示裝置，用鋰離子電池,（LixC為難電離鋰碳化合物）為電源，電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子時:,(1)理論上右側(cè)溶液的質(zhì)量減少 g,4CrO42- + 4H+

17、 = 2Cr2O72- +2H2O,陽極：,2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑,mO2 + mNa+=,=,15.5g,～,陰極:,4H2O + 4e-＝4OH-＋2H2↑,在陰極,4e-,4OH-,根據(jù)電荷守恒，則有Na+會從右側(cè)向左側(cè)移動,0.5 mol,0.5 mol,即：,,0.5 mol,0.125 mol,0.125 mol X 32g/mol,+,23g/mol x 0.5 mol,Na+,+,－,工 業(yè)上也可設(shè)計(jì)圖示

18、裝置，用鋰離子電池,LixC為難電離鋰碳化合物）為電源，電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，當(dāng)電解過程中轉(zhuǎn)移了0.5 mol電子時:,(2)理論上兩側(cè)溶液的質(zhì)量差 g（假設(shè)原來兩側(cè)溶液質(zhì)量相同為mg）,左側(cè)陰極：,4H2O + 4e-＝4OH-＋2H2↑,m左側(cè)變化,= 0.5mol x 23g/mol - 0.25mol x 2g/mol,=11g,= m + 11g – (m-15.5g),=26.5g,