突破電化學中帶隔膜裝置的難關復習

1、二輪復習課堂之－－,－“突破”電化學中有隔膜裝置的難關,徐丹,江西師大附中,高考考情分析,學情調查,,,,,,,,,,,,,調查小結,(2016-新課標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，陽離子要進入負極區(qū),陽極： 2H2O-4e­—=O2↑+4H+,根據(jù)電荷守恒，陰離子要進入正極區(qū),允許特定微粒通過，使溶液電荷平衡,(2016-新課標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產品C.負極反應為2H2O-4e—=O2↑+4H+，負極區(qū)溶液PH降低D.當電路中通過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）是一種精細磷化工產品，具有較強的還原性?；卮鹣铝袉栴}:,（4）H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”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）是一種精細磷化工產品，具有較強的還原性。回答下列問題:,（4）H3PO2也可用電滲析法制備。“四室電滲析法”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，并撤去陽極室與產品室之間的陽膜，從而合并了陽極室與產品室。其缺點是產品中混有 雜質，該雜質產生的原因是 。,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）是一種精細磷化工產品，具有較強的還原性?；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？（已知H3PO2是一元中強酸）,陽極的電極反應：,2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑,陰極的電極反應：,4H2O + 4e-＝4OH-＋H2↑,H+,OH-,,,,稀硫酸,陽極室,產品室,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）是一種精細磷化工產品，具有較強的

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：,防止產生雜質，提高產物純度,H3PO2在陽極放電而被氧化生成H3PO4。,常見膜的分析,歸納總結,歸納總結,膜的常見作用,允許特定微粒通過，使溶液電荷平衡,防止產生雜質，提高產物純度,阻止副反應發(fā)生，避免安全隱患,歸納總結,常見膜的類型,,

10、陰離子交換膜,質子交換膜,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，有望成為新能源汽車和移動設備的電源。該類電池放電的 總反應方程式為：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：電池的“理論比能量”指單位質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溶液的接觸面積，并有利于氧

11、氣擴散至電極表面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式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD．在Mg–空氣電池中，為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質及陽離子交換膜,C,釋放1mole-消耗Mg,Al, Zn質量分別12g,9g,32.5g,,正極：,O2+2H2O+4e–=4OH–,考查了膜的作用，關注所用膜的類型,鋅溴液

12、流電池是一種新型電化學儲能裝置(如圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質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連接電源的負極B．陽離子交換膜可阻止Br2與Zn直接發(fā)生反應C．放電時左側電解質儲罐中的離子總濃度增大D．充電時，每轉移2 mol e-，理論上有1 molZn2+通過離子交換膜從左向右擴散,放電的總反應：,Zn + Br2 = ZnBr2,放電b極：,Zn －2e-＝ Zn2＋,b,負極,

13、充電時：,b接,電源的負極,X,,,,+,－,Zn2＋,√,放電時作原電池,a極：,Br2 + 2e-＝ 2Br－,即左側電極上生成了Br－,原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動,鋅溴液流電池是一種新型電化學儲能裝置(如圖所示)，電解液為溴化鋅水溶液，其在電解質儲罐和電池間不斷循環(huán)。下列說法不正確的是(　　)D ．充電時，每轉移2 mol e-，理論上有1 molZn2+通過離子交換膜從左向右擴散,+,－,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)上也可設計圖示裝置，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，當電解過程中轉移了0.5 mol電子時:,LixC + Li1-x CoO2 C + LiCoO2,(1)理論上右側溶

15、液的質量減少 g；,(2)理論上兩側溶液的質量差 g；,(3)理論上兩側溶液的質量的變化差 g。,工 業(yè)上也可設計圖示裝置，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，當電解過程中轉移了0.5 mol電子時:,LixC + Li1-x CoO2 C + LiCoO2,,,,4CrO42- + 4H+

16、 = 2Cr2O72- +2H2O,右側生成H+,B極為陽極,陽極：,2H2O－4e-＝4H＋＋O2↑,左側陰極:,4H2O + 4e-＝4OH-＋2H2↑,中間為Na+交換膜,+,－,Na+,工 業(yè)上也可設計圖示裝置，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，當電解過程中轉移了0.5 mol電子時:,(1)理論上右側溶液的質量減少 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+會從右側向左側移動,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)上也可設計圖示

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，當電解過程中轉移了0.5 mol電子時:,(2)理論上兩側溶液的質量差 g（假設原來兩側溶液質量相同為mg）,左側陰極：,4H2O + 4e-＝4OH-＋2H2↑,m左側變化,= 0.5mol x 23g/mol - 0.25mol x 2g/mol,=11g,= m + 11g – (m-15.5g),=26.5g,