专题6 第二单元 微专题19 隔膜在电化学中的功能

电池中隔膜的作用
电池中隔膜作为电池的关键组成部分，起着多种作用。

下面详细介绍电池中隔膜的作用：
一、隔离作用
隔膜主要的作用是将电池的正负极隔离开来。

电池中的正负极之间会有化学反应，会产生电流和热量，如果没有隔膜来进行隔离，其中一方的金属离子会沉积到另一方的电极上，影响电池的正常运行。

二、离子导体
隔膜具有一定的离子导体性能，能让离子通过而阻止电荷通过，将电池内的电量传输给外部电路。

隔膜会让正负离子通过，但是会限制电子的流动，从而让电路一侧的电子与另一侧的离子反应达到电池的内部化学变化，从而产生电能。

三、保护措施
隔膜对电池的保护也十分重要，可以防止电极之间的短路和电池的过热等问题。

如果没有隔膜，正负极可能会在短时间内直接接触，造成短路，同时当电池内部化学反应生成过多的热量无法散出时，也会发
生过热现象。

隔膜能够防止这些问题的发生，从而提高电池的使用寿
命和安全性。

四、材料选择
隔膜的材料选择非常重要，一般采用的都是多孔性材料，如纤维素或
聚丙烯膜。

材料的选择会影响电池的性能，比如电池的电压、内阻、
容量等参数，同时也会影响电池的使用寿命和安全性。

总之，电池中隔膜的重要性不言而喻，它的作用包括隔离、离子导体、保护措施以及材料选择等方面，这些作用共同保障了电池的正常运行、长期稳定性和安全性。

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》关于学习掌握、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海水淡化——阴、阳离子交换膜（电渗法）物质制备氯碱工业——离子交换膜电解槽(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CH 3OCH 3＋3H 2O ＋12e －===2CO 2＋12H ＋D ．当b 电极消耗标准状况下22.4 L O 2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――→导线b 极，B 项错误；a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH 3OCH 3－12e －＋3H 2O===2CO 2＋12H ＋，C 项错误；当b 电极消耗标准状况下22.4 L O 2时， 电路中通过4 mol e －，结合b 电极反应式(O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O)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。

电催化氧化技术隔膜
电催化氧化技术是一种利用电催化剂在电势驱动下进行氧化反应的技术。

通过外加电势，可以使催化剂吸附在电极表面的氧气分子电离，产生活性氧物种，从而催化氧化底物。

隔膜在电催化氧化技术中起到分隔阳极和阴极的作用。

隔膜通常是一种电解质膜，可以防止阴极上产生的还原反应物进入阳极反应区域，同时允许阳极反应产生的离子通过。

隔膜的选择要考虑其离子传导性能、耐化学性和机械性能等。

隔膜可以防止阳极和阴极之间的混合反应，并有助于保持电化学反应的效率和产物纯度。

此外，隔膜操作也有助于控制反应过程中的物质传输和质量控制。

电催化氧化技术结合着电化学和催化化学的原理，具有选择性高、效率高、操作简单等优点。

它在环境污染治理、能源转化和化学品合成等领域有着广泛的应用前景。

电催化氧化技术与隔膜引言电催化氧化技术是一种利用电流促进氧化反应的技术，广泛应用于环境保护、能源转换、化学合成等领域。

而隔膜则是电催化氧化技术中不可或缺的关键组件，它在电解过程中起到分离阳极与阴极、传递离子与溶液的作用。

本文将详细介绍电催化氧化技术和隔膜的相关内容。

1. 电催化氧化技术概述1.1 原理电催化氧化技术利用外加电压或电流驱动反应物在阳极表面发生氧化反应，从而实现有机废水处理、能源转换等目的。

其主要原理包括：•阳极氧化：通过外加电压或电流，在阳极表面形成活性物种（如过氧根离子、羟基自由基等），从而促进有机物的氧化降解。

•阴极还原：在阴极表面发生还原反应，消耗产生的阳极活性物种，以维持整个电催化氧化过程的平衡。

1.2 应用领域电催化氧化技术广泛应用于以下领域：•废水处理：电催化氧化技术可以高效降解废水中的有机物，减少环境污染。

•能源转换：通过电催化氧化技术，可以将能源转换为电能或储存起来，实现可持续发展。

•有机合成：利用电催化氧化技术可以实现有机物的选择性氧化合成，提高反应效率和产物纯度。

2. 隔膜在电催化氧化技术中的作用2.1 隔膜的定义与分类隔膜是指在电解过程中分离阳极与阴极、传递离子与溶液的材料。

根据其结构和功能，隔膜可以分为以下几类：•离子交换膜：具有特殊离子交换功能的薄膜，可选择性传递特定离子。

•纳滤膜：通过孔径选择性地分离溶液中的微小颗粒或胶体。

•渗透膜：通过渗透作用将溶质从高浓度区域传递到低浓度区域。

2.2 隔膜在电催化氧化技术中的作用隔膜在电催化氧化技术中起到以下几个重要作用：•分离阳极与阴极：隔膜有效地分离阳极与阴极，避免直接接触导致反应不受控制。

•传递离子与溶液：隔膜通过离子交换、渗透等机制，使阳极活性物种和反应产物能够在阳极和阴极之间传输。

•调节电解液pH值：部分隔膜具有酸碱调节功能，可以稳定电解液pH值，提高反应效率。

3. 隔膜的材料与性能3.1 隔膜的材料常见的隔膜材料包括：•聚合物：如聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等。

2021届高三化学一轮复习——隔膜在电化学中的功能知识梳理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。

3．离子交换膜选择的依据离子的定向移动。

4．离子交换膜的应用问题思考(1)用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷？答案缺陷1：Cl2和H2混合而引起爆炸；缺陷2：Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量。

(2)用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？答案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。

强化训练1．已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。

现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。

下列说法正确的是()A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同B．能量转化形式不同C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率D．5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质答案C解析Ⅰ、Ⅱ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；Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；Ⅰ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)，电流效率降低，而Ⅱ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Cu－2e－===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Ⅰ装置，C正确；放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ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。