离子交换膜

1、通过实例分析有离子交换膜的原电池和电解池的工作原理，熟练书写电极反应和电池反应方程式。2、通过交流讨论、变式分析进一步了解离子交换膜的应用。3.通过对以离子交换膜的分析感受化学原理在社会生活中的应用。交流与讨论1请同学们画出电解饱和NaCl溶液制取NaOH、H2和Cl2的装置图，标出电极材料，写出电极反应式和总反应式。思考1：用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2,此装置有何缺陷？(收集除外）如何解决？阳离子交换膜FeC饱和食盐水思考2：如右图所示，在没有离子交换膜的情况下，用惰性电极电解饱和氯化钠溶液，可以制取环保性消毒液，请写出电池总反应式。NaCl+H2ONaClO+H2↑电解电解饱和食盐水制取NaOH、H2和Cl2离子交换膜离子交换膜是一种对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因在应用时主要是利用它对离子选择透过性，又称为离子选择透过性膜．离子交换膜法在电化学工业中应用十分广泛。教材中并未专门介绍，一般是在讲解氯碱工业时介绍阳离子交换膜的应用，但在近年考试中涉及离子交换膜原理的考题屡见不鲜．一、交换膜的功能：使离子选择性定向迁移（目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷）二、交换膜在中学电化学中的作用：1.防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素。（如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的氯气进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的氢气混合发生爆炸）。2.用于物质的制备、分离、提纯等。三、离子交换膜的类型：常见的离子交换膜为：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特殊离子（质子）交换膜等。1．（2015天津）锌铜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通过，下列有关叙述正确的是（）A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡课堂练习C2.（2015上海）氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。完成下列填空：(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式_____________________(2)离子交换膜的作用：__________________________________________________________________________________(3)精制饱和食盐水从图中_____位置补充，氢氧化钠溶液从图中_______位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）课堂练习产品不纯、防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢气反应遇火反应而引发安全事故防止阳极生成的氯气与阴极生成的氢氧化钠反应而使ad2Cl﹣+2H2O===2OH﹣+H2↑+Cl2↑通电一种以肼（N2H4）为燃料的电池装置如下图所示。该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH作为电解质。请写出负极发生的电极反应式_________________.该燃料电池持续放电时，图中选_____离子交换膜。变式练习1N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O阴将饱和食盐水换成KI及淀粉溶液制备KIO3（如下图所示），通电发现右侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I2＋6OH－＝IO3－＋5I－＋3H2O。(1)阴极电极反应式______________________________总反应方程式__________________________________。变式练习2（2)A为___离子交换膜（填“阳”或“阴”)2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣阴KI+3H2OKIO3+3H2↑交流与讨论2（3）假如使用阳离子交换膜，会发生怎样的变化？如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，右侧电极为阳极，电极反应为：2I﹣﹣2e﹣=I2，左侧电极为阴极，电极反应式为：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣，保证两边溶液呈电中性，右侧多余K+通过阳离子交换膜迁移至阴极，右侧生成I2，左侧溶液中有KOH生成，碘单质与KOH不能反应，总反应相当于：2KI+2H2O2KOH+I2+H2↑电解巩固应用1如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾（电解槽内的阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过）。①该电解槽的阳极反应式为_____________，单位时间内通过阴离子交换膜的离子数与通过阳离子交换膜的离子数的比值为______。②从出口D导出的溶液是__________（填化学式）。4OH--4e-=O2↑+2H2O1:2KOH（2014·福建理综化学卷，T11）某原电池装置如右图所示，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．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0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子巩固应用2D．1.（2015新课标1高考）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。下列有关微生物电池的说法错误的是（）A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O直击高考A2.（2014全国课标Ⅰ）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强还原性。H3PO2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___________________________________________________________________________________。③早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有杂质，该杂质产生的原因是______________________。2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO2﹣穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2PO43﹣H2PO2﹣或H3PO2被氧化3.（2013年浙江卷，11）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。下列说法不正确的是()A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e－＝H2↑+2OH－B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3－C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2OKIO3+3H2↑D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变通电D