资源描述
在近几年高考中，涉及离子交换膜的应用及电解液介质对电极反应的影响的试题比较多，且常出常新，离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子和阻止某些离子来隔离某些物质，电解液介质主要对电极反应产物进行二次反应。,知识查补,增分点1 电化学中的交换膜,1.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_)。,2.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_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_混合发生爆炸)。 (2)用于物质的制备、分离、提纯等。,3.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、特殊离子交换膜等。,离子浓度或电荷,氯气,氢气,增分题例,类型一 隔离某些离子或物质，防止发生反应 【例1】 目前电解法制烧碱通常采用离子交换膜法，阳(阴)离子交换膜不允许阴(阳)离子通过。则下列叙述中错误的是( ),A.NaOH、H2均在区产生 B. 图中a为阴离子交换膜 C.使用离子交换膜可以有效地隔离NaOH和Cl2，阻止二者之间的反应 D.电解时往区的溶液中滴加几滴甲基橙，溶液先变红后褪色 解析 区是阴极室，H(H2O)放电生成氢气，同时促进水的电离，生成氢氧化钠，区Na通过a进入I区，故a应该是阳离子交换膜；区和电源的正极相连，为阳极，Cl放电生成氯气，区Cl通过b进入区，故b应该是阴离子交换膜；氯气溶于水显酸性，同时次氯酸还具有漂白性，所以滴入甲基橙后溶液先变红后褪色。错误的是B。 答案 B,【例2】 已知：电流效率电路中通过的电子数与消耗负极失去电子总数之比。现有两个电池、，装置如图所示。,下列说法正确的是( ) A.和的电池反应不相同 B.能量转化形式不同 C.的电流效率低于的电流效率 D.5 min后，、中都只含1种溶质,解析 、装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应，负极反应和正极反应式相同，A项错误；和装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，导致电流效率降低。而装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu2e=Cu2，阳离子增多；右侧正极的电极反应式为2Fe32e=2Fe2，负电荷过剩。Cl从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于装置，C正确；放电一段时间后，装置中生成氯化铜和氯化亚铁，装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。 答案 C,【总结归纳】,交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料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，使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条件下发生氧化还原反应。,答案 B,答案 C,知识查补,增分点2 电化学中的介质对电极反应的影响,电化学中常见的五大介质(以CH3OH 、O2 燃料电池为例) 介质一：K2SO4中性溶液 总反应式：2CH3OH3O2=2CO24H2O ()负极：2CH3OH12e2H2O=2CO212H ()正极：3O212e6H2O=12OH,增分题例,类型一 区分介质“状态”，判断离子流向 【例5】 某燃料电池以Ca(HSO4)2固体为电解质传递H ，其基本结构如图所示，电池总反应可表示为2H2O2=2H2O。,请回答： (1)H 由_极通过固体酸电解质传递到另一极(填a或b)。 (2)b极上发生的电极反应式是_。 解析 a极为负极，b极为正极，电极反应式分别为 负极：2H24e =4H ； 正极：O24e 4H =2H2O， 其中正极上的H 来自负极生成的H 。 答案 (1)a (2)O24e4H =2H2O,类型二 判断介质成分，理清书写思路 【例6】 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为 CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H 。下列有关说法正确的是( ),A.检测时，电解质溶液中的H 向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2O D.正极上发生的反应为O24e 2H2O=4OH,解析 解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。在原电池中，阳离子要向正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH ，故正极的反应式为O24H 4e =2H2O，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗(标准状况下)2.24 L O2，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。 答案 C,【例7】 用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2)在其间通过，其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。下列有关说法正确的是( ),A.电路中电子流向为adcb B.电极b为负极，电极反应式为O24e=2O2 C.电解后烧杯中溶液pH增大 D.理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等 解析 在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A项错误；通入O2的一极(电极b)为电池的正极，发生还原反应，B项错误；惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的pH不变，C项错误；c极生成O2，根据得失电子守恒可知D项正确。 答案 D,
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