高考化学一轮复习微专题强化提升课离子交换膜在电化学中的应用学案新人教版

这是一份高考化学一轮复习微专题强化提升课离子交换膜在电化学中的应用学案新人教版，共9页。学案主要包含了求同存异·姊妹比对，归纳总结，加固训练—拔高等内容，欢迎下载使用。

命题角度1:离子交换膜在原电池中的应用
【典例1】(2020·山东等级考)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.当电路中转移1 ml电子时,模拟海水理论上除盐58.5 g
D.电池工作一段时间后,正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
【解析】选B。据图可知a极上CH3COO-转化为CO2和H+,C元素被氧化,所以a极为该原电池的负极,则b极为正极。a极为负极,CH3COO-失电子被氧化成CO2和H+,结合电荷守恒可得电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-2CO2↑+7H+,故A正确;为了实现海水的淡化,模拟海水中的氯离子需要移向负极,即a极,则隔膜1为阴离子交换膜,钠离子需要移向正极,即b极,则隔膜2为阳离子交换膜,故B错误;当电路中转移1 ml电子时,根据电荷守恒可知,海水中会有1 ml Cl-移向负极,同时有1 ml Na+移向正极,即除去1 ml NaCl,质量为58.5 g,故C正确;b极为正极,水溶液为酸性,所以氢离子得电子产生氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,所以当转移8 ml电子时,正极产生4 ml气体,根据负极反应式可知负极产生2 ml气体,物质的量之比为4∶2=2∶1,故D正确。
【求同存异·姊妹比对】
利用微生物可将废水中苯酚的化学能直接转化为电能,装置如图所示。电池工作时,下列说法正确的是( )
A.a极为正极,发生氧化反应
B.b极的电极反应式为2N+12H+-10e-N2↑+6H2O
C.中间室的Cl-向左室移动
D.左室消耗苯酚(C6H5OH)9.4 g时,用电器流过2.4 ml电子
【解析】选C。由题图可知,在b极上N转化为N2,发生得电子的还原反应,故b极为正极,a极为负极,A项错误;b极的电极反应式为2N+12H++10e-N2↑+6H2O,B项错误;原电池中阴离子向负极移动,故C项正确;左室消耗苯酚的电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O6CO2↑+28H+,9.4 g苯酚的物质的量为0.1 ml,故用电器应流过2.8 ml电子,D项错误。
【归纳总结】交换膜隔离两种电解质溶液,避免了电极产物与能发生反应的电解质溶液直接接触,能提高电流效率。在这种装置中,交换膜起到盐桥作用,且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移,指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路,完成氧化剂和还原剂在不接触的条件下发生氧化还原反应。
命题角度2:离子交换膜在电解池中的应用
【典例2】海水中含有大量Na+、Cl-及少量Ca2+、Mg2+、S,用电渗析法对该海水样品进行淡化处理,如图所示。下列说法正确的是( )
A.b膜是阳离子交换膜
B.A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C.淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHA