1、1突破全国卷专题讲座(五) 隔膜在电化学中的应用命题解读1常见的隔膜隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：(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隔膜的作用(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。解题策略分清隔膜类型，即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪第 一 步种离子通过隔膜。写出电
2、极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡第 二 步判断离子迁移方向。分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之第 三 步间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。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，使氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。突破训练一、隔离某些物质，防止发生反应1(2018合肥质检)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(
3、阳)离子通过。则下列叙述中错误的是( )ANaOH、H 2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：选 B。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2钠，区 Na 通过 a 进入区，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。二、制备某些物质2加碘食盐中含有碘酸钾(KIO 3)，现以
4、电解法制备碘酸钾，实验装置如图所示。先将一定量的碘溶于过量氢氧化钾溶液，发生反应：3I 26KOH= =5KIKIO 33H 2O，将该溶液加入阳极区，另将氢氧化钾溶液加入阴极区，开始电解。下列说法中正确的是( )A电解过程中 OH 从 a 极区通过离子交换膜 c 进入 b 极区B随着电解进行，KOH 溶液浓度会逐渐减小Ca 电极反应式：I 6e 6OH =IO 3H 2O，a 极区的 KI 最终转变为 KIO3 3D当阳极有 0.1 mol I 放电时，阴极生成 6.72 L H2解析：选 C。与外加电源正极相连的是电解池的阳极，即 a 电极是阳极，b 电极是阴极。由题意知阳极区的物质有 K
5、OH、KI、KIO 3、H 2O，阳极将发生失电子的氧化反应，失电子能力：I OH IO ，故发生反应 I 6e 6OH =IO 3H 2O，在阴极区 H (H2O)放电， 3 36H2O6e =3H26OH ，电解总反应式为 I 3H 2O IO 3H 2，故电= = = = =通 电 3解时 KOH 浓度会增大；b 极区 OH 会通过 c 进入 a 极区，c 应为阴离子交换膜。3某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将 H2O 和 CO2转化为 O2和燃料(C 3H8O)。下列说法正确的是( )A该装置将化学能转化为光能和电能B该装置工作时，H 从 b 极区向 a 极区迁移C
6、每生成 1 mol O2，有 44 g CO2被还原Da 电极的反应为 3CO218H 18e =C3H8O5H 2O3解析：选 B。该装置为电解装置，模拟“人工树叶”，故为电能转化为化学能，A 项错误；b 极连接电源的正极，为阳极，H 为阳离子，在电解池中向 a 极(阴极)区移动，B 项正确；右侧 H2OO 2发生的是氧化反应，每生成 1 mol O2，转移 4 mol 电子，C 3H8O 中碳元素的化合价是2，3CO 2C 3H8O，转移 18 mol 电子，故生成 1 mol O2消耗 2/3 mol CO2，C 项错误；a 电极发生的是还原反应：3CO 218H 18e =C3H8O5
7、H 2O，D 项错误。三、分离、提纯某些物质4工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是( )A阴极材料可以是 Fe，含氧酸根杂质不参与电极反应B该电解槽的阳极反应式为 4OH 4e =2H2OO 2C通电后，该电解槽阴极附近溶液的 pH 会逐渐减小D除去杂质后，氢氧化钾溶液从出口 B 导出来解析：选 C。该电解槽中阴离子放电顺序：OH 含氧酸根离子，阳离子放电顺序：H K ，故此电解反应的实质是电解水，阴极反应是 2H2O2e =2OH H 2，通电后阴极区的 pH 会增大，阳极反
8、应是 4OH 4e =2H2OO 2，电解总反应是 2H2O2H2O 2，阳极区 c(OH )减小，K 会通过阳离子交换膜移向阴极与阴= = = = =通 电 极产生的 OH 结合，以 KOH 溶液的形式从 B 口导出。由此可得出 A、B、D 正确，C 错误。四、提高电流效率5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4D放电一段时间后，、中都只含 1 种溶质解析：选 C。、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均相同，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。装置中铜与氯化铁溶液直接接触，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，铜与氯化铜溶液接触，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 2Fe3 2e =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 项正确。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，右侧生成氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。
