人教版 (2019) 选择性必修1 第四章 章末复习方案学案

素能提升一　　隔膜在电化学中的功能

1．含义和作用

(1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。

(2)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能选择性地通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

2．分类和应用

3．三类交换膜应用实例

【典例1】  (2020·山东卷)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，用如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 mol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

答案　B

解析　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，b极为正极。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＋，A项正确；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，B项错误；当电路中转移 1 mol 电子时，根据电荷守恒可知，海水中会有 1 mol Cl－移向负极，同时有 1 mol Na＋移向正极，即除去 1 mol NaCl，质量为 58.5 g，C项正确；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↑，则当转移 8 mol 电子时，正极产生4 mol气体，根据负极反应式可知负极产生 2 mol 气体，物质的量之比为4∶2＝2∶1，D项正确。

【变式1】 利用电解法制取Na2FeO4的装置图如图所示，下列说法正确的是(电解过程中温度保持不变，溶液体积变化忽略不计)(　　)

A．Y是外接电源的正极，Fe电极上发生还原反应

B．Ni电极上发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋

C．若隔膜为阴离子交换膜，则电解过程中OH－由B室进入A室

D．电解后，撤去隔膜，充分混合，电解液的pH比原来小

答案　D

解析　铁电极为阳极，Y接电源的正极，铁电极上发生失电子的氧化反应Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O↑，A项错误；镍电极为阴极，X接电源的负极，镍电极上发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B项错误；在电解池装置中，阴离子向阳极移动，OH－由A室进入B室，C项错误；总反应为2Fe＋2OH－＋2H2O===FeO＋3H2↑，由于反应消耗OH－，电解的OH－浓度降低，pH比原来小，D项正确。

素能提升二　　多池串联的两大模型及原理分析

1．有外接电源电池类型的判断方法

有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如：

则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。

2．无外接电源电池类型的判断方法

(1)直接判断

非常直观明显的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如图所示：A为原电池，B为电解池；甲池为原电池，其余为电解池。

(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断

原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极一个碳棒电极；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。

(3)根据电极反应现象判断

在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。

3．“串联”类装置的解题流程

【典例2】  假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是(　　)

A．当K闭合时，甲装置在电路中作电源

B．当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生

C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②、①→⑧、⑦→⑥、⑤→④

D．当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙、丁装置中pH基本不变

答案　A

解析　当K闭合时，乙装置构成原电池，在电路中作电源，整个电路中电子的流动方向为③→②、①→⑧、⑦→⑥、⑤→④，A项错误，C项正确；当K断开时，乙装置中锌片与稀硫酸发生置换反应，产生氢气，B项正确；当K闭合后，乙装置中消耗H＋，pH变大，甲装置中电解饱和食盐水，pH变大，丙装置中相当于在银上镀铜，pH基本不变，丁装置中相当于铜的电解精炼，pH基本不变，D项正确。

【变式2】 某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是(　　)

A．电流方向：电极Ⅳ→→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu

答案　A

解析　当多个池串联时，根据电池中的电极材料和电解质溶液能否自发反应可知，图示中左边和中间两池组成原电池，右边为电解池。电子移动方向为电极Ⅰ→→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，A项正确；电极Ⅰ为原电池的负极，失去电子，被氧化，发生氧化反应，B项错误；电极Ⅱ为原电池的正极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C项错误；电极Ⅱ为正极，所以电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D项错误。