人教高中化学专题突破(六)“隔膜”在电化学中的应用（教案）.doc

专题突破(六)　“隔膜”在电化学中的应用
“隔膜”又叫离子交换膜，在新型化学电源或电解池中有广泛的应用，高考试题中经常出现带有“隔膜”的电化学装置，此类试题源于最新科研成果或化工生产实际，使高考试题情境更加真实，要求考生在复杂的电化学情境中对必备知识和关键能力进行综合运用，体现《中国高考评价体系》关于学****掌握、实践探索、思维方法等学科素养的考查，要求考生运用学科相关能力，高质量地认识电化学问题，分析并解决问题。
1．常见离子交换膜的种类
离子交换膜由高分子特殊材料制成，通常分三类：
(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
2．离子交换膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
应用示例：用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用：
①平衡电荷，形成闭合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；
④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
3．离子交换膜选择的依据
依据电极反应及电解质溶液中离子的定向移动进行选择。
4．离子交换膜的应用
应用燃料电池
(2021·黔东南州检测)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是(　　)
A．该装置能实现化学能100%转化为电能
B．电子移动方向为a极→b极→质子交换膜→a极
C．a电极的电极反应式为CH3OCH3＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋
D．当b电极消耗标准状况下22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H＋通过
D　[化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，A项错误；电子不能经过电解质溶液，则电子由a极b极，B项错误；a为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，C项错误；当b电极消耗标准状况下22.4 L O2时， 电路中通过4 mol e－，结合b电极反应式(O2＋4H＋＋4e－===2H2O)可知，反应消耗4 mol H＋，为维持电解质溶液呈电中性，应有4 mol H＋通过质子交换膜，D项正确。]
(2021·安徽合肥质检)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如下图所示。下列说法中正确的是(　　)
A．电极B连接电源正极
B．A极区电解液为LiCl溶液
C．阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过阳离子交换膜
B　[由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于B电极生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液。电极B上产生氢气，所以B为阴极，B连接电源负极，A项错误；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过阳离子交换膜，D项错误。]
(2021·黑龙江哈尔滨检测)用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
C　[阳极上Fe发生氧化反应，溶液由无色变为浅绿色，A项错误；阴极上H＋发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；根据阴极上电极反应，阴极消耗H＋，电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，C项正确；电解一段时间后，阴极室溶液pH升高，NH与OH－反应生成NH3·H2O，因此阴极室溶液中溶质除(NH4)3PO4外，还可能有NH3·H2O，D项错误。]
1．(2021·山东师大附中检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是(　　)
A．电极b为精铜，电极a为粗铜
B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区
D．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜
D　[由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电