高中化学公开课离子交换膜在电化学中的解题建模精品课件
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高中化学离子交换膜在电化学中的应用微课精品课件
巩固训练
2.利用反应6NO2+8NH3====7N2+12H2O构成电池，既能实现有效消除 氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所
示。下列说法不正确的是( C )
A.电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B.为使电池持续放电，离子交换膜选用阴离子交换膜 C.电极A反应式为2NH3-6e-====N2+6H+ D.当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子为0.8 mol
1.隔离两极区，防止发生副反应
例2：现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极， 请用氯碱工业中的膜技术原理，回答下列问题．
请利用交换膜技术，根据上图框架，设计一个电解
Na2SO4溶液制NaOH溶液和H2SO4溶液的装置，标出进
出物质的化学式(已知E为Na2SO4溶液)：
A膜aO为2
G
阴
离H子2S交O4换膜B （H填2 “C阳”N或aO“H阴”；）．
。
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差
(Δm左－Δm右)为 14.4 g。
巩固训练
3.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如下图。
①电源的负极为 B (填“A”或“B”)。
②阳极室中发生的反应依次为
6Cl－－6e－ = 3Cl2↑
、
CO()2＋3Cl2＋H2O = N2＋CO2＋6HC。l
③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相
比将 不变 ；若两极共收集到气体13.44
三、分离、提纯某些物质
例5: 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 内装有离子交换膜，其工作原理如 图所示。下列说法中不正确的
高考化学微专题五离子交换膜在电化学中的应用课件
12/10/2021
解析：D [A.阳离子移向阴极，故阴极得电子发生还原反应， 则电极反应方程式为 2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH，故 b 极附 近溶液的 pH 增大，故 A 正确；B.阴离子移向阳极，故 a 为阳极失 电子发生氧化反应，故 a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， 故 B 正确；C.a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，SO42－移 向 a 极可以与 H＋结合生成硫酸，b 极反应方程式为 2H2O＋2e－ ===H2↑＋2OH－，则可得到氢气，故该法制备 LiOH 还可得到硫酸 和氢气等产品，故 C 正确；D.2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH， 故当电路中通过 1 mol 电子时，可得到 1 mol LiOH，故 D 错误。]
电势，B 错误；C 项：电极 a(正极)电极反应为
＋H＋＋2e
－→
＋Cl－，正极每得到 2 mol 电子时，为使溶液电中性，
必有 2 mol H＋通过质子交换膜进入 a 极溶液，同时电极反应消耗 1
mol H＋。故工作一段时间之后，a 极区溶液中 H＋浓度增大，pH 减
小，C 错误；D 项：据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒
12/10/2021
解析：B [A.电解池中阴离子向阳极区移动，因此通电后中间 隔室的 SO24－离子向正极迁移；正极区氢氧根放电，产生氢离子，所 以正极区溶液 pH 减小，错误；B.阳极区氢氧根离子放电，产生硫酸， 阴极区氢离子放电，产生氢氧化钠，因此该法在处理含 Na2SO4 废水 时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品，正确；C.负极区氢离子得到电子 使溶液中 c(H＋)减小，所以负极区溶液 pH 升高，错误；D.当电路中 通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2 生成，错误。]
解析：D [A.阳离子移向阴极，故阴极得电子发生还原反应， 则电极反应方程式为 2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH，故 b 极附 近溶液的 pH 增大，故 A 正确；B.阴离子移向阳极，故 a 为阳极失 电子发生氧化反应，故 a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋， 故 B 正确；C.a 极发生的反应为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，SO42－移 向 a 极可以与 H＋结合生成硫酸，b 极反应方程式为 2H2O＋2e－ ===H2↑＋2OH－，则可得到氢气，故该法制备 LiOH 还可得到硫酸 和氢气等产品，故 C 正确；D.2Li＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋2LiOH， 故当电路中通过 1 mol 电子时，可得到 1 mol LiOH，故 D 错误。]
电势，B 错误；C 项：电极 a(正极)电极反应为
＋H＋＋2e
－→
＋Cl－，正极每得到 2 mol 电子时，为使溶液电中性，
必有 2 mol H＋通过质子交换膜进入 a 极溶液，同时电极反应消耗 1
mol H＋。故工作一段时间之后，a 极区溶液中 H＋浓度增大，pH 减
小，C 错误；D 项：据图中物质转化，考虑到质量守恒和电荷守恒
12/10/2021
解析：B [A.电解池中阴离子向阳极区移动，因此通电后中间 隔室的 SO24－离子向正极迁移；正极区氢氧根放电，产生氢离子，所 以正极区溶液 pH 减小，错误；B.阳极区氢氧根离子放电，产生硫酸， 阴极区氢离子放电，产生氢氧化钠，因此该法在处理含 Na2SO4 废水 时可以得到 NaOH 和 H2SO4 产品，正确；C.负极区氢离子得到电子 使溶液中 c(H＋)减小，所以负极区溶液 pH 升高，错误；D.当电路中 通过 1 mol 电子的电量时，会有 0.25 mol 的 O2 生成，错误。]
高三二轮复习---能力提升 离子交换膜在电化学中的应用(共16张PPT)
阴极
阳极
直击高考
【2015全国I卷11】微生物电池是指在微生物的作用下 将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。
下列有关微生物电池的说法错误的是（ A ）
A
微生物
O2
C6H12O6+H2O 质子交换膜
厌氧反应
有氧反应
A．正极反应中有CO2生成 B．微生物促进了反应中电子的转移
C．质子通过交换膜从负极区移向正极区
A．通电后中间隔室的SO42－离子向正极迁移，正极区溶液pH增大 B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品 C．负极反应为2 H2O–4e–=O2 +4H+，负极区溶液pH降低 D．当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O2生成
直击高考
【2018全国I卷13】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置，实现 对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石 墨烯（石墨烯包裹的ZnO）和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
直击高考
【2016全国I卷5】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图 所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作 用下，两膜中间的Na+和SO42－可通过离子交换膜，而两端隔室中 离子被阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是（ B ）
高三二轮复习---能力提升
交流与讨论1
请同学们画出电解饱和NaCl溶液制取NaOH、H2和Cl2的装置 图，标出电极材料，写出电极反应式和总反应式。
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2
离子交换膜在电化学中的应用公开课
离子交换膜在电化学中的应用公开课导言：离子交换膜是一种特殊的薄膜，其具有离子选择性通透性，可以在电解过程中起到重要作用。
本文将探讨离子交换膜在电化学中的应用，并介绍其原理和优势。
一、离子交换膜的原理离子交换膜是由聚合物材料制成的，其内部有大量的离子交换基团。
这些基团可以选择性地吸附和释放电解质中的离子，实现离子的传输。
离子交换膜通常分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种类型，可以根据需要选择使用。
二、离子交换膜在电解过程中的应用1. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其中离子交换膜起到关键作用。
在燃料电池中，离子交换膜将氢离子（H+）从阳极传输到阴极，同时阻止了氢气与氧气的直接反应，保证了电池的正常工作。
2. 电解水在电解水过程中，离子交换膜可以将水分解为氢气和氧气。
离子交换膜的选择性传输特性使得只有阳离子或阴离子能够通过，从而实现了氢气和氧气的分离。
这对于制取纯净的氢气具有重要意义。
3. 盐水淡化离子交换膜还可以应用于盐水淡化过程中。
通过将盐水通过离子交换膜，离子交换膜可以选择性地阻止盐离子的传输，从而将盐水中的盐分去除，得到淡水。
这是一种高效的海水淡化方法。
4. 电解质传感器离子交换膜还可以应用于电解质传感器中。
电解质传感器通过测量电解质的浓度来检测化学反应或生物过程的变化。
离子交换膜可以实现离子的选择性传输，从而提高传感器的灵敏度和准确性。
三、离子交换膜的优势1. 高选择性：离子交换膜可以选择性地传输特定类型的离子，从而实现分离和纯化的目的。
这种高选择性使得离子交换膜在许多电化学应用中非常有用。
2. 低电阻：离子交换膜具有较低的电阻，可以有效地传输离子。
这有助于提高电化学反应的效率，并减少能量的损耗。
3. 高稳定性：离子交换膜具有较好的化学和物理稳定性，可以在广泛的温度和pH范围内工作。
这使得离子交换膜适用于各种极端条件下的应用。
4. 易于制备：离子交换膜的制备相对简单，成本较低。
高三化学一轮复习电化学里的“魔法师”离子交换膜课件
2024届高三专题复习
电化学里的“膜法师”——离子交换膜
感受高考 明确考向
2023全国甲卷
2022全国甲卷
2023全国乙卷
2022全国乙卷
2021全国甲卷
2021全国乙卷
考查知识点：
1.电极名称、电势高低判断
2.三个方向（电子、电流、 离子） 3.电极反应式的书写与正误 判断 4.电解质溶液质量、PH、 浓度的变化
C．双极膜中间的H2O解离出的H+向N极迁移 D．每处理苯酚，理论上有+透过膜a
活动三、认膜、析膜、建模——课堂小结 知识上： 离子交换膜的含义、类型、原理、 作用
课堂小结
解题技巧上：
3.穿膜离子的判断和膜两边溶液的相关计算： 离子迁移量、溶液质量变化、PH变化
5.离子交换膜的种类判断 及穿膜离子方向判断
6.有关定量计算
学习目标：理解并掌握电化学中关于离子交换膜的判断、应用及相关计算。 通过对离子交换膜的分析感受化学原理在社会生活中的应用。
活动一、识膜——离子交换膜的知识重构——建构认知模型
1.什么是离子交换膜？常见的类型有哪些？离子交换膜的原理？
2.电化学装置中为什么要引入离子交换膜？它的作用是什么？ 3.离子交换膜在教材中的原理模型
4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2OB．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜 C．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)
和碱(MOH)D．若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1mol电子，两极共
得到气体
活动二、析膜——题型例析——建构思维模型 角度四、特殊膜 例4.（2023山东）在直流电源作用下，双极膜中间的H2O解离为H+和OH-， 利用电解池产生强氧化性的羟基自由基.OH,，处理含苯酚废水和含SO2的 烟气的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M电极为阳极，反应式为： B．含SO2的烟气被吸收的反应为
电化学里的“膜法师”——离子交换膜
感受高考 明确考向
2023全国甲卷
2022全国甲卷
2023全国乙卷
2022全国乙卷
2021全国甲卷
2021全国乙卷
考查知识点：
1.电极名称、电势高低判断
2.三个方向（电子、电流、 离子） 3.电极反应式的书写与正误 判断 4.电解质溶液质量、PH、 浓度的变化
C．双极膜中间的H2O解离出的H+向N极迁移 D．每处理苯酚，理论上有+透过膜a
活动三、认膜、析膜、建模——课堂小结 知识上： 离子交换膜的含义、类型、原理、 作用
课堂小结
解题技巧上：
3.穿膜离子的判断和膜两边溶液的相关计算： 离子迁移量、溶液质量变化、PH变化
5.离子交换膜的种类判断 及穿膜离子方向判断
6.有关定量计算
学习目标：理解并掌握电化学中关于离子交换膜的判断、应用及相关计算。 通过对离子交换膜的分析感受化学原理在社会生活中的应用。
活动一、识膜——离子交换膜的知识重构——建构认知模型
1.什么是离子交换膜？常见的类型有哪些？离子交换膜的原理？
2.电化学装置中为什么要引入离子交换膜？它的作用是什么？ 3.离子交换膜在教材中的原理模型
4OH﹣﹣4e﹣═O2↑+2H2OB．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜 C．“双极膜组”电渗析法也可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)
和碱(MOH)D．若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1mol电子，两极共
得到气体
活动二、析膜——题型例析——建构思维模型 角度四、特殊膜 例4.（2023山东）在直流电源作用下，双极膜中间的H2O解离为H+和OH-， 利用电解池产生强氧化性的羟基自由基.OH,，处理含苯酚废水和含SO2的 烟气的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．M电极为阳极，反应式为： B．含SO2的烟气被吸收的反应为
“离子交换膜”在电化学中的应用课件
氢装置工作时,右侧电极区的pH减小
【解析】选B。由电池工作反应知甲图中右侧电极为 正极,电极反应为11O2+22H2O+44e-====44OH-;左侧电 极为负极,负极反应为4VB2+44OH--44e-==== 2V2O5+
4B2O3+22H2O。由乙图知,E为阴极,C应与电源负极相
连,E极上电极反应为2 +12H++12e-==== 2 ,为
还原产物;F为阳极,D应与电源正极相连,电极反应为
6H2O-12e-====12H++3O2↑,储氢装置工作时,产生的H+ 经高分子电解质膜移至左侧,右侧电极区的pH不会减 小。综上所述,只有B选项正确。
2.(新题预测)科学家研制出了一种新型的锂-空气电 池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正 确的是 ( )
【解析】选C。锌化合价升高被氧化,连接电源正极, 故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以ZnC2O4 在交换膜左侧生成,故B错误;电解的总反应:2CO2+Zn ==== 是0.5 mol,转移电子不一定是0.5 mol,故D错误。
电解 ZnC O ,故C正确; 11.2 L CO 的物质的量不一定 2 4 2
示。下列有关微生物电池的说法错误的是
世纪金榜导学号79100098
(
)
A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2====6CO2+6H2O
【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化,二氧化碳 中碳元素的化合价为最高价+4价,所以生成二氧化碳 的反应为氧化反应,应在负极生成,其电极反应式应为 C6H12O6+6H2O-24e-====24H++6CO2↑,A错误;在微生物的 作用下,该装置为原电池装置,反应速率比化学反应速 率快,所以微生物促进了反应的发生,B正确;原电池中 阳离子(质子)向正极移动,C正确;电池的总反应实质 是葡萄糖的氧化反应,D正确。
【解析】选B。由电池工作反应知甲图中右侧电极为 正极,电极反应为11O2+22H2O+44e-====44OH-;左侧电 极为负极,负极反应为4VB2+44OH--44e-==== 2V2O5+
4B2O3+22H2O。由乙图知,E为阴极,C应与电源负极相
连,E极上电极反应为2 +12H++12e-==== 2 ,为
还原产物;F为阳极,D应与电源正极相连,电极反应为
6H2O-12e-====12H++3O2↑,储氢装置工作时,产生的H+ 经高分子电解质膜移至左侧,右侧电极区的pH不会减 小。综上所述,只有B选项正确。
2.(新题预测)科学家研制出了一种新型的锂-空气电 池,其工作原理如图所示。关于该电池的说法中不正 确的是 ( )
【解析】选C。锌化合价升高被氧化,连接电源正极, 故A错误;阳离子交换膜只允许阳离子通过,所以ZnC2O4 在交换膜左侧生成,故B错误;电解的总反应:2CO2+Zn ==== 是0.5 mol,转移电子不一定是0.5 mol,故D错误。
电解 ZnC O ,故C正确; 11.2 L CO 的物质的量不一定 2 4 2
示。下列有关微生物电池的说法错误的是
世纪金榜导学号79100098
(
)
A.正极反应中有CO2生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区
D.电池总反应为C6H12O6+6O2====6CO2+6H2O
【解析】选A。根据碳元素的化合价的变化,二氧化碳 中碳元素的化合价为最高价+4价,所以生成二氧化碳 的反应为氧化反应,应在负极生成,其电极反应式应为 C6H12O6+6H2O-24e-====24H++6CO2↑,A错误;在微生物的 作用下,该装置为原电池装置,反应速率比化学反应速 率快,所以微生物促进了反应的发生,B正确;原电池中 阳离子(质子)向正极移动,C正确;电池的总反应实质 是葡萄糖的氧化反应,D正确。
高中化学课件：离子隔膜在电化学中的应用(课件)
种类
阴离子交换膜 (只允许阴离子 和水分子通过)
装置图
以Pt为电极电解淀粉KI溶 液，制备碘酸钾，中间用 阴离子交换膜隔开
说明
①阴极反应式： 2H2O＋2e－= H2↑＋2OH－ ②阳极反应式： 2I－－2e－=I2 ③阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：
3I2＋6OH－=IO3－＋5I－＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池 阳 极( 或原电池的 负 极)
阴离子膜
两端电解质的酸碱减弱， 溶质成分发生改变
二、重温经典
例2：（2022全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子 选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42－ 存在)。电池放电时，下列叙述错误的是
➫解析
深入思考：离子选择膜的种类
SO42-
K+
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移 ×
一、知识重构
2.双液电池-盐桥 对盐桥的深入认识 （1）盐桥中琼胶的作用：控制离子流速，防止过早失效。 （2）用饱和氯化钾的原因：K+和Cl－迁移速率接近，且不发生化学反应。 （3）盐桥使用一段时间需要更换，恢复的方式是放入饱和氯化钾溶液中。
一、知识重构
2.双液电池-盐桥
例：（2020全国）验证不同化合价铁的氧化还 原能力，利用下列电池装置进行实验。电池装置 中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳 离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁 移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥 中应选择_____K__C_l____作为电解质。
B. 放电时NaCl溶液的pH减小 C. 放电时NaCl溶液的浓度增大
√
D. 每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g
离子交换膜在电化学中的应用(精选优秀)PPT
(1).在电解过程中，含镍酸性废水应该注入___区 。
． 直击高考
（2021年浙江卷，10）以铬酸钾为原料,电化学法制备重铬酸钾的 实验装置示意图如下，下列说法不正确的是
A．在阴极式，发生的电极反应为：
该燃料电池持2续H放电2时O，＋图中2选_e__－__离子交换膜2。OH―＋H2↑
B．在阳极室，通电后溶液逐渐由黄色变为橙色， 思考1：用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2,此装置有何缺陷？(收集除外）
3I2＋6OH－＝IO3－＋5I－＋3H2O。下列说法不正确的是
A．右侧发生的电极方程式：2H2O+2e－＝H2↑+2OH－
B．电解结束时，右侧溶液中含有IO3－ C．电解槽内发生反应的总化学方程式KI+3H2O通 电 KIO3+3H2↑
D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总 化学方程式不变
离子交换膜在电化学中的应用
2021杭州市高三二轮复习研讨会
离子交换膜在电化学中的应用
桐庐中学 吴方持
2021-03-
交流与讨论1
请同学们画出电解饱和NaCl溶液制取NaOH、 H2和Cl2的装置图，标出电极材料，写出电极 反应式和总反应式。
思考1：用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2, 此装置有何缺陷？如(收何集解除决外？）
C．该制备过程总反应的化学方程式为：
．一种以是肼（因N2H为4）为阳燃料极的电区池装H置＋如下浓图所度示。增大，
使平衡2 ＋2H＋ ＋H2O向右移动 C rO C r O （(210)22阴012极杭1电年州极浙市反江高应卷三式，二_轮1_0复_）_习以__研铬__讨酸；会钾24为 原料,电化学法制备重铬酸2钾的72实 验装置示意图如下，下列说法不正确的是 C．该制备过程总反应的化学方程式为： A．在阴极式，发生的电极反应为：
化学优质课公开课离子交换膜在电化学中的应用
②电解后可获得较浓的盐酸和较浓的
NaOH 溶液，上图中双极膜的右侧得到的
是_____（填"H+"或"OH-"）。
目标达成，链接高考
1.（2021山东高考17.（4））利用膜电解技术（装置如图所 示）。以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：
通电
4Na2CrO4+4H2O = 2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑ 则Na2Cr2O7在 （填“阴”或“阳”）极室制得，电解时通 过膜的离子主要为 。
离子交换膜 在电化学中的应用
【学习目标】
1、对氯碱工业装置模型再认识，掌握氯碱工业电极反应式、 总反应式书写。 2、通过分析氯碱工业模型演变过程，掌握离子交换膜的作 用。 3、建立解答离子交换膜有关的电化学问题的思维模型，并 利用模型解决新情境下的新问题。
【交流思考】
1、写出氯碱工业阴、阳极的电极反应式及总反应。 2、对比未经改进的电解食盐水装置与氯碱工业模型，分析离子交换膜的作 用？ 3、将氯碱工业模型补充完整，并解释为何这样填？探讨由实验室到工业生 产的模型改进中，除了离子交换膜以外，还有哪些方面的改进？ 4、若改为相反的（阴/阳）离子交换膜，总反应是否会改变？若会，请将 电极总反应写出来。
二.多层膜问题：
1.电渗析物质分离类 （2020焦作统考）一种电化学硬水软化装置如下图所示，说法正确的是（ ） A.该装置可以在高温下工作 B.该装置工作时，电能转变为化学能 C. X膜、Y膜依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 D.负极反应为 C6H12O6+6H2O-24e- = 6CO2↑+24H+
通电
D. 电解总反应： 2Co2 2H2O
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0.5 mol 0.5 mol
Cr2O72－+ H2O
0.25 mol
⑸电解开始前阳极室中含溶质K2CrO4 1 mol，阳极室中K和Cr的物质 的量之比为 2︰1 ；通电一段时间后，当阳极室中K和Cr的物质的量 之比为3︰2时，K＋通过阳离子交换膜向阴极室移动 0.5 mol，此时 电路中通过的电子数目为 0.5NA ；阳极区剩余CrO42－ 0.5 mol， 生成Cr2O72－ 0.25 mol，铬酸钾的转化率为 50% 。
基本原理 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
一 离子交换膜在教材中的原理模型
阳离子交换膜在氯碱工业中的 三个作用：
①防止氯气与氢气混合而引起爆炸；
②避免氯气与氢氧化钠反应生成NaClO
影响NaOH的产量；
阳
③避免Cl－进入阴极区影响NaOH的纯度。
离子交换膜实现了电化学反应器中两极产物的分隔，否则将发生
⑴阳极室，电极反应为2H2O－4e－= 4H ＋+，O2↑
产生的 H＋ 离子通过 阳 膜进入 产品 室。 ⑵阴极室，电极反应为4H2O + 4e－= 2H2↑+。4OH－ ⑶原料室： Na＋（填“H2PO2－”或“Na＋”） H＋ 通过阳膜进入阴极室，使得NaOH浓度增大
H2PO2－ Na＋
H2PO2－ （填“H2PO2－”或“Na＋”） 通过阴膜进入产品室。 ⑷产品室：阳极室来的 H＋与原料室来的H2PO2－结合，生成了 H3PO2 。
各种副反应和次级反应，使产率大减，产品质量下降，并可能发生爆 炸。
一 离子交换膜在教材中的原理模型
（二）
若改为阴离子交换膜 卤酸盐
✘
OH－ ClO－
制备模型
⑴阳极区域可能存在的反应
Cl2＋2OH－＝ ClO－＋Cl－＋H2O
⑵则总反应为
NaCl＋H2O NaClO＋H2↑
二 离子交换膜的概念、功能和类型
⑸早期采用“三室电渗析法”是将阳极室与产品室合并，
原缺因点H是2产PO品2－中具有混还有原PO性43，－或H3PO，4杂“质四。室电渗析法”避免了该过程。 在阳极放电或被O2氧化所致
4H+
+
O2↑ 2Cr2O72－
+
2H2O2
K＋ O2↑ 阳极
OH－ H＋
⑴在阴极室，电极反应为4H2O + 4e－＝4OH，－+K2＋H通2↑过阳离子交换膜向阴极室移动。
每转移1 mol e－，K＋向阴极室定向移动 1 mol。
⑵在阳极室，电极反应为2H2O－ 4e－＝ 4H+ + O2↑。
⑶单铬的酸语钾言文K2字Cr说O明4为阳什极么O能H在－阳放极电区，转使化得成c(O重H铬－酸)减钾小K，2Cc r(2HO+7)，增用大离，子平方衡程式和简。
离子交换膜 在电化学中的解题建模
一 离子交换膜在教材中的原理模型
（一）
离子交换膜的氯碱工业模型
基本原理 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
一 离子交换膜在教材中的原理模型
③④
⑤
Na ＋
阳
①
②
⑥
装置特点： 单膜六口
阴极：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑ 产品：NaOH，Cl2 ， H2
2CrO42－+ 2H+
Cr2O72－ + H2O正向移动，生成Cr2O72－
⑷电解池的总化学方程式为4K2CrO4 + 4H2O
2K2Cr2O7 + 4KOH + 2H2↑+ O。2↑
－ ＋ 【例题1】以铬酸钾K2CrO4为原料，电化学法制备重铬酸钾K2Cr2O7
的实验装置如图
阴极
K＋
阳极
OH－ 2CrO42－+ 2H+
概
离子交换膜是对溶液中的离子
念 具有选择性透过能力的高分子薄膜。
功
使离子选择性定向迁移，目的是
能 平衡整个溶液中的离子浓度及电荷
离子交换膜不能改变离子原本即将迁移的方向，但却可以
使离子发生选择性定向迁移，以平衡整纯的作用。。
二 离子交换膜的概念、功能和类型
1、阳离子交换膜：是对阳离子具有
选择透过性，只允许阳离子通过，阻
类 止阴离子和气体通过。
型
2、阴离子交换膜：是对阴离子具有 选择透过性，只允许阴离子通过。
3、质子交换膜：是对质子（H＋）导
通，只允许质子（H＋）通过。
三 离子交换膜在电化学中的题型例析
类型一
理解离子交换膜的功能：使离子选择性 定向迁移，平衡溶液中离子浓度和电荷的作用
三 离子交换膜在电化学中的题型例析
原电池海水
类型二
判断膜的种类
淡化模型
【例题2】某化工厂利用原电池原理处理废水并淡化海水。 工作示意图如下。
【例题2】某化工厂利用原电池原理处理废水并淡化海水。
工作示意图如下。
⑴电极a为 负 极， 0价
－ ＋N2↑
⑵①②aa电若若电电极有有极极b机机反反为废废应应水水正式式中中CC64有有极HH机机，180O物物O电25－用用极－-CC反12价2064应HH4ee－18式－O0O+2+为5表6表7H示H示2，2O，O＝；。＝46CCOO22↑↑++202H4H+ +
三 离子交换膜在电化学中的题型例析
类型三
多室电解池中膜的应用
【例题3 】次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，是一元弱酸， 具有较强还原性。“四室电渗析法” 制备H3PO2工作原理如图
多膜电渗 析模型
【例题3 】次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，是一元弱酸，具
＋ － 有较强还原性。“四室电渗析法” 制备H3PO2工作原理如图
【例题1】以铬酸钾K2CrO4为原料，电化学法制备重铬酸钾K2Cr2O7
的实验装置如图
Cr（Ⅵ）
K2Cr2O7 制备模型
互变模型
－ ＋ 【例题1】以铬酸钾K2CrO4为原料，电化学法制备重铬酸钾K2Cr2O7
的实验装置如图
① 4H2O + 4e－＝4OH－+ 2H2↑
②
阴极 H ↑ ③
2H2O－ 4e－＝ 4CrO42－+ 4H+
Cl－ Na＋
⑶2a电NO极3附－+近1溶0液e－的+p1H2H减＋小＝N，2↑+ 6H2O。
NO3－
b电极附近溶液的pH 增大 。（填“增大” “减小”或“不变” ） ⑷膜A是 阴 离子交换膜（填“阴”或“阳”），
Cl－ （填“Cl－”或“Na＋”）通过膜A向左移动进入负极区， 膜B是 阳 离子交换膜（填“阴”或“阳”）， Na＋ （填“Cl－”或“Na＋”）通过膜B向左移动进入正极区，使海水变为淡水。
Cr2O72－+ H2O
0.25 mol
⑸电解开始前阳极室中含溶质K2CrO4 1 mol，阳极室中K和Cr的物质 的量之比为 2︰1 ；通电一段时间后，当阳极室中K和Cr的物质的量 之比为3︰2时，K＋通过阳离子交换膜向阴极室移动 0.5 mol，此时 电路中通过的电子数目为 0.5NA ；阳极区剩余CrO42－ 0.5 mol， 生成Cr2O72－ 0.25 mol，铬酸钾的转化率为 50% 。
基本原理 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
一 离子交换膜在教材中的原理模型
阳离子交换膜在氯碱工业中的 三个作用：
①防止氯气与氢气混合而引起爆炸；
②避免氯气与氢氧化钠反应生成NaClO
影响NaOH的产量；
阳
③避免Cl－进入阴极区影响NaOH的纯度。
离子交换膜实现了电化学反应器中两极产物的分隔，否则将发生
⑴阳极室，电极反应为2H2O－4e－= 4H ＋+，O2↑
产生的 H＋ 离子通过 阳 膜进入 产品 室。 ⑵阴极室，电极反应为4H2O + 4e－= 2H2↑+。4OH－ ⑶原料室： Na＋（填“H2PO2－”或“Na＋”） H＋ 通过阳膜进入阴极室，使得NaOH浓度增大
H2PO2－ Na＋
H2PO2－ （填“H2PO2－”或“Na＋”） 通过阴膜进入产品室。 ⑷产品室：阳极室来的 H＋与原料室来的H2PO2－结合，生成了 H3PO2 。
各种副反应和次级反应，使产率大减，产品质量下降，并可能发生爆 炸。
一 离子交换膜在教材中的原理模型
（二）
若改为阴离子交换膜 卤酸盐
✘
OH－ ClO－
制备模型
⑴阳极区域可能存在的反应
Cl2＋2OH－＝ ClO－＋Cl－＋H2O
⑵则总反应为
NaCl＋H2O NaClO＋H2↑
二 离子交换膜的概念、功能和类型
⑸早期采用“三室电渗析法”是将阳极室与产品室合并，
原缺因点H是2产PO品2－中具有混还有原PO性43，－或H3PO，4杂“质四。室电渗析法”避免了该过程。 在阳极放电或被O2氧化所致
4H+
+
O2↑ 2Cr2O72－
+
2H2O2
K＋ O2↑ 阳极
OH－ H＋
⑴在阴极室，电极反应为4H2O + 4e－＝4OH，－+K2＋H通2↑过阳离子交换膜向阴极室移动。
每转移1 mol e－，K＋向阴极室定向移动 1 mol。
⑵在阳极室，电极反应为2H2O－ 4e－＝ 4H+ + O2↑。
⑶单铬的酸语钾言文K2字Cr说O明4为阳什极么O能H在－阳放极电区，转使化得成c(O重H铬－酸)减钾小K，2Cc r(2HO+7)，增用大离，子平方衡程式和简。
离子交换膜 在电化学中的解题建模
一 离子交换膜在教材中的原理模型
（一）
离子交换膜的氯碱工业模型
基本原理 2NaCl＋2H2O
2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
一 离子交换膜在教材中的原理模型
③④
⑤
Na ＋
阳
①
②
⑥
装置特点： 单膜六口
阴极：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ 阳极：2Cl－－2e－＝Cl2↑ 产品：NaOH，Cl2 ， H2
2CrO42－+ 2H+
Cr2O72－ + H2O正向移动，生成Cr2O72－
⑷电解池的总化学方程式为4K2CrO4 + 4H2O
2K2Cr2O7 + 4KOH + 2H2↑+ O。2↑
－ ＋ 【例题1】以铬酸钾K2CrO4为原料，电化学法制备重铬酸钾K2Cr2O7
的实验装置如图
阴极
K＋
阳极
OH－ 2CrO42－+ 2H+
概
离子交换膜是对溶液中的离子
念 具有选择性透过能力的高分子薄膜。
功
使离子选择性定向迁移，目的是
能 平衡整个溶液中的离子浓度及电荷
离子交换膜不能改变离子原本即将迁移的方向，但却可以
使离子发生选择性定向迁移，以平衡整纯的作用。。
二 离子交换膜的概念、功能和类型
1、阳离子交换膜：是对阳离子具有
选择透过性，只允许阳离子通过，阻
类 止阴离子和气体通过。
型
2、阴离子交换膜：是对阴离子具有 选择透过性，只允许阴离子通过。
3、质子交换膜：是对质子（H＋）导
通，只允许质子（H＋）通过。
三 离子交换膜在电化学中的题型例析
类型一
理解离子交换膜的功能：使离子选择性 定向迁移，平衡溶液中离子浓度和电荷的作用
三 离子交换膜在电化学中的题型例析
原电池海水
类型二
判断膜的种类
淡化模型
【例题2】某化工厂利用原电池原理处理废水并淡化海水。 工作示意图如下。
【例题2】某化工厂利用原电池原理处理废水并淡化海水。
工作示意图如下。
⑴电极a为 负 极， 0价
－ ＋N2↑
⑵①②aa电若若电电极有有极极b机机反反为废废应应水水正式式中中CC64有有极HH机机，180O物物O电25－用用极－-CC反12价2064应HH4ee－18式－O0O+2+为5表6表7H示H示2，2O，O＝；。＝46CCOO22↑↑++202H4H+ +
三 离子交换膜在电化学中的题型例析
类型三
多室电解池中膜的应用
【例题3 】次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，是一元弱酸， 具有较强还原性。“四室电渗析法” 制备H3PO2工作原理如图
多膜电渗 析模型
【例题3 】次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，是一元弱酸，具
＋ － 有较强还原性。“四室电渗析法” 制备H3PO2工作原理如图
【例题1】以铬酸钾K2CrO4为原料，电化学法制备重铬酸钾K2Cr2O7
的实验装置如图
Cr（Ⅵ）
K2Cr2O7 制备模型
互变模型
－ ＋ 【例题1】以铬酸钾K2CrO4为原料，电化学法制备重铬酸钾K2Cr2O7
的实验装置如图
① 4H2O + 4e－＝4OH－+ 2H2↑
②
阴极 H ↑ ③
2H2O－ 4e－＝ 4CrO42－+ 4H+
Cl－ Na＋
⑶2a电NO极3附－+近1溶0液e－的+p1H2H减＋小＝N，2↑+ 6H2O。
NO3－
b电极附近溶液的pH 增大 。（填“增大” “减小”或“不变” ） ⑷膜A是 阴 离子交换膜（填“阴”或“阳”），
Cl－ （填“Cl－”或“Na＋”）通过膜A向左移动进入负极区， 膜B是 阳 离子交换膜（填“阴”或“阳”）， Na＋ （填“Cl－”或“Na＋”）通过膜B向左移动进入正极区，使海水变为淡水。