2019一轮热点—离子交换膜.docxVIP

PAGE PAGE 5 【课题】阳离子交换膜—如果不相见 便可不相恋（一） 现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分（如图） 1．阳离子交换膜的作用： 它将阳极室和阴极室隔开，只允许 Na+、水分子透过， 其它离子、分子难以透过。 ⑴ 可以阻止阴极产生的 OH－与阳极产生的 Cl2 反应， 以免造成 NaOH 不纯 ⑵ 可以阻止 H2 与 Cl2 混合，以免引起爆炸 2．阴极区加入水（含少量 NaOH 增强导电性） 2 2 23．电极反应： 阴极：2H2O + 2e－===H2↑+ 2OH－ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 总化学方程式：2NaCl + 2H O 电解 2NaOH + H ↑+ Cl 2 2 2  2－ 4．“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，粗盐中含有 Mg2＋、Ca2＋、SO4 试剂和顺序分别为 NaOH、BaCl2、Na2CO3。 杂质，精制时，除杂的 【课题】阳离子交换膜—如果不相见 便可不相恋（二） 以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的实验装置如图 不锈钢 惰性电极  稀K溶O液H  | 阳离子交换膜 K 2CrO4溶液 (含溶质 1mol) 1．在阴极室，电极反应为：4H2O + 4e－===4OH－+ 2H2↑，K+通过阳离子交换膜向阴极室移动。 2．在阳极室，电极反应为：4OH－－4e－===2H2O + O2↑，使得 c(OH－)减小，c(H+)增大，使平衡 2－ + 2－ 2CrO4 + 2H Cr2O7 + H2O 正向移动，溶液逐渐由黄色变为橙色。 2 4 2 2 2 7 2 23．电解的总化学方程式为：4K CrO + 4H O 电解 2K Cr O + 4KOH + 2 4 2 2 2 7 2 2 4．当阳极室中 K 和 Cr 的物质的量之比为 3︰2 时，铬酸钾的转化率为 50%，此时电路中通过的电 子数目为 NA。（思考：如果没有阳离子交换膜，能实现铬酸钾到重铬酸钾的转化吗？） 【课题】 【课题】质子交换膜—身轻个小穿空隙 漂洋过海来看你（一） 探究将温室气体 CO2 转化为燃料气体 CO 的方法。 1．利用太阳能法，如右图装置： ⑴ 该装置能将太阳能转化为化学能。 ⑵ a 为负极，电极反应为： 2H2O－4e－===4H+ + O2↑，H+通过质子交换膜向 b 极区移动。 ⑶ b 为正极，电极反应为：2CO2 + 4e－+ 4H+===2CO + 2H2O 2 = = = 2⑷ 总化学方程式为：2CO = 2 = = = 2  2．电化学催化还原法，如右图装置： ⑴ 该装置能将电能转化为化学能。 ⑵ a 为阳极，b 为阴极，质子向 B 极区移动，A 极室中溶液的 pH 不变。 【课题】质子交换膜—身轻个小穿空隙 漂洋过海来看你（二） 1．下图为可充电的全钒液流电池构造示意图， A B 电池中的隔膜为质子交换膜。 ⑴ 放电时， 负极：V2+－e－=== V3+，(pH 增大)  + － + 2+ 正极：VO2 + e + 2H === VO + H2O， 2⑵ 充电时，阳极(A)：VO2+ －e－+ H2O=== VO + 2 + 2H+，阴极(B)：V3+ + e－=== V2+ 2．将 PbO 粗品溶解在 HCl 和 NaCl 的混合溶液中，得到含 Na2PbCl4 的 电解液，电解 Na2PbCl4 溶 液，生成 Pb。 ⑴ 阳极反应：2H2O－4e－===O2↑+ 4H＋，H+向阴极区移动。 阴极反应：2PbCl2－4 + 4e－===2Pb↓+ 8Cl－ ⑵ 电解一段时间后，PbCl 2－4 浓度下降，为了恢复其浓度且实现物质的循环利用，采取的方法 是继续向阴极区加 PbO 粗品。 【课题】 【课题】双膜电解—说好在一起 奈何两分离（一） 电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱溶液的装置如图所示，其中阴极 和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约 为 1∶2。（根据信息，分析如下） 1．气体甲为 O2，a 为阳极，电极方程式为： 2H2O－4e－===4H+ + O2↑，产生 H+，所以 c 为  2－ 阴离子交换膜，SO4 通过阴离子交换膜进入阳 极室，产物丙为 H2SO4。 2．气体乙为 H2，b 为阴极，电极方程式为： 2H2O + 2e－===H2↑+ 2OH－，产生 OH－，所以 d 为 阳离子交换膜，Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，产物丁为 NaOH。 2 4 2 2 4 2 23．电解过程的总反应方程式为：2Na SO + 6H O 电解 2H SO + 4NaOH + O 2 4 2 2 4 2 2 【课题】双膜原电池