第七章 教考衔接2　离子交换膜电解池模型及应用-2025年高考化学一轮总复习课件

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　结合电解目的、电极反应及溶液呈电中性判断离子交换膜的种类：①明确电解的目的，基于电解目的推测阴、阳极上物质的变化。②正确书写阴、阳极的电极反应，判断各电极消耗(或生成)离子情况，明确“剩余”阳离子还是阴离子。③考虑溶液呈电中性的特点，结合电解目的判断离子的移动方向，继而确定离子交换膜的种类。
应用1　无膜电解池(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　)
A．b端电势高于a端电势B．理论上转移2 ml e－生成4 g H2C．电解后海水pH下降D．阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋
H2为还原产物，故钛箔为电解池的阴极，钛网为阳极。阳极连接电源正极，阴极连接电源负极，故a端电势高于b端电势，A错误；电解时，阳极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，总反应方程式为Cl－＋H2O===ClO－＋H2↑，理论上转移2 ml e－生成2 g H2，B错误，D正确；流动海水电解后，海水中含有NaClO，其为强碱弱酸盐，pH不会下降，C错误。
应用2　单膜电解池(2023·湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x ml/h。下列说法错误的是(　　)
A．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－B．离子交换膜为阴离子交换膜C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为2x ml/h
应用3　双膜电解池(2021·天津卷)如图所示电解装置中，通电后石墨电极 Ⅱ 上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解。下列判断错误的是(　　)
A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极 Ⅱ 附近滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL (折合成标准状况下)
通电后石墨电极 Ⅱ 上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，则石墨电极 Ⅱ 为阳极，石墨电极 Ⅰ 为阴极；结合电极的连接方式可知，电源b为正极，a为负极，A正确；石墨电极 Ⅱ 为阳极，通电一段时间后，产生O2和H＋，故向石墨电极 Ⅱ 附近滴加石蕊溶液，出现红色，B正确；随着电解的进行，Cu2＋在阴极得电子生成铜单质，则CuCl2溶液浓度变小，C错误；当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，消耗0.06 ml H＋，根据阳极电极反应2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，产生0.015 ml O2，在标准状况下的体积为0.015 ml×22.4 L/ml＝0.336 L＝336 mL，D正确。
应用4　双极膜电解池(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　)
A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用C．制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 ml电子D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
该装置通电时，乙二酸在铅电极处被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上Br－被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H＋在直流电场作用下移向阴极，OH－移向阳极。KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，A错误；阳极上为Br－失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，B错误；电解过程中阴、阳极均生成乙醛酸，1 ml乙二酸生成1 ml乙醛酸转移2 ml电子，1 ml乙
二醛生成1 ml乙醛酸转移2 ml电子，根据转移电子守恒可知每生成1 ml乙醛酸转移1 ml电子，因此制得2 ml乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2 ml电子，C错误；双极膜中间层的H＋在外电场作用下移向阴极，即H＋移向铅电极，D正确。