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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能本单元综合与测试课文配套ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四章 化学反应与电能本单元综合与测试课文配套ppt课件，共27页。
【归纳整合】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
5.“隔膜”电解池的解题步骤(1)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,判断允许哪种离子通过隔膜。(2)写出电极反应式,判断交换膜两侧离子变化,推断电荷变化,根据电荷平衡判断离子迁移方向。
(3)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,避免产物之间发生反应,或避免产物因发生反应而造成危险。
6.离子交换膜的计算(1)迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数。(2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。
【典例示范】【典例】(2020·长春高二检测)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中不正确的是( )
A.阳极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑B.从A口出来的是硫酸溶液C.b是阳离子交换膜,允许Na+通过D.Na2SO4溶液从E口加入
【思维建模】解答离子交换膜类试题的思维流程如下:
【解析】选D。A项,阳极上OH-放电,阳极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑,正确;B项,阳极OH-放电,放氧生酸,故从A口出来的是H2SO4溶液,正确;C项,在阴极室一侧放置阳离子交换膜,只允许通过阳离子,则b是阳离子交换膜,允许Na+通过,正确;D项,NaOH在阴极附近生成,则Na2SO4溶液从F口加入,错误。
【母题追问】(1)写出阴极的电极反应式。提示:2H++2e-====H2↑或2H2O+2e-====H2↑+2OH-。
(2)气体B为_________,气体C为_________。 提示:O2 H2
(3)D口出来的物质是什么?提示:NaOH溶液。
(4)E、F、G口充入的物质分别是什么?提示:E口充入稀硫酸,F口充入Na2SO4溶液,G口充入稀NaOH溶液。
【素养训练】(2020·沧州高二检测)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图,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CH3OCH3+3H2O-12e-====2CO2+12H+D.当b电极消耗22.4 L O2时,质子交换膜有4 ml H+通过
【解析】选C。A项,化学能转化为热能和电能,不可能100%转化为电能,错误;B项,电子不能经过电解质溶液,所以电子由a极流出经导线流入b极,错误;C项,a为负极,发生氧化反应,电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O====2CO2+12H+,正确;D项,状况不知,无法由体积求物质的量,所以通过H+的物质的量不知,错误。
【补偿训练】 1.(2020·武汉高二检测)电解合成1,2-二氯乙烷的实验装置如下图所示。下列说法中正确的是( )
A.该装置工作时,化学能转变为电能B.CuCl2能将C2H4还原为1,2-二氯乙烷 C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D.该装置总反应为CH2＝CH2+2H2O+2NaCl H2+2NaOH+ClCH2CH2Cl
【解析】选D。该装置为电解池,工作时电能转变为化学能,A项错误;根据图示,CuCl2和C2H4反应,生成CuCl和ClCH2CH2Cl,CuCl2被C2H4还原为CuCl,C2H4被CuCl2氧化为ClCH2CH2Cl,B项错误;阳极上CuCl转化为CuCl2,Cl-透过离子交换膜X向阳极移动,故X为阴离子交换膜,阴极上生成NaOH和H2,则Na+透过离子交换膜Y向阴极移动,故
Y为阳离子交换膜,C项错误;该装置中电解反应为2CuCl+2NaCl+2H2O 2CuCl2+2NaOH+H2↑,后续反应为C2H4+2CuCl2====ClCH2CH2Cl+2CuCl,将两反应相加,可得总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaCl H2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl,D项正确。
2.(2020·哈尔滨高二检测)电渗析法淡化海水装置示意图如下,电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列,将电解槽分隔成多个独立的间隔室,海水充满在各个间隔室中。通电后,一个间隔室的海水被淡化,而其相邻间隔室的海水被浓缩,从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是( )
A.离子交换膜b为阳离子交换膜B.各间隔室的排出液中,①③⑤⑦为淡水C.通电时,电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显D.淡化过程中,得到的浓缩海水没有任何使用价值
【解析】选B。根据最右室中生成氢气,说明H+放电,为阴极,则最左室为阳极,Cl-放电,生成氯气,最左室中Cl-浓度降低,①中Cl-向最左室移动,故离子交换膜b为阴离子交换膜,A项错误;①中Cl-向最左室移动,Na+向②中移动,排出液为淡水,依次类推,③、⑤、⑦中排出液为淡水,B项正确;通电时,电极1为氯离子放电,pH变化
【归纳整合】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
5.“隔膜”电解池的解题步骤(1)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,判断允许哪种离子通过隔膜。(2)写出电极反应式,判断交换膜两侧离子变化,推断电荷变化,根据电荷平衡判断离子迁移方向。
(3)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,避免产物之间发生反应,或避免产物因发生反应而造成危险。
6.离子交换膜的计算(1)迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数。(2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。
【典例示范】【典例】(2020·长春高二检测)现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽。利用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电解Na2SO4溶液生产NaOH溶液和H2SO4溶液。下列说法中不正确的是( )
A.阳极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑B.从A口出来的是硫酸溶液C.b是阳离子交换膜,允许Na+通过D.Na2SO4溶液从E口加入
【思维建模】解答离子交换膜类试题的思维流程如下:
【解析】选D。A项,阳极上OH-放电,阳极反应式为4OH--4e-====2H2O+O2↑,正确;B项,阳极OH-放电,放氧生酸,故从A口出来的是H2SO4溶液,正确;C项,在阴极室一侧放置阳离子交换膜,只允许通过阳离子,则b是阳离子交换膜,允许Na+通过,正确;D项,NaOH在阴极附近生成,则Na2SO4溶液从F口加入,错误。
【母题追问】(1)写出阴极的电极反应式。提示:2H++2e-====H2↑或2H2O+2e-====H2↑+2OH-。
(2)气体B为_________,气体C为_________。 提示:O2 H2
(3)D口出来的物质是什么?提示:NaOH溶液。
(4)E、F、G口充入的物质分别是什么?提示:E口充入稀硫酸,F口充入Na2SO4溶液,G口充入稀NaOH溶液。
【素养训练】(2020·沧州高二检测)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图,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CH3OCH3+3H2O-12e-====2CO2+12H+D.当b电极消耗22.4 L O2时,质子交换膜有4 ml H+通过
【解析】选C。A项,化学能转化为热能和电能,不可能100%转化为电能,错误;B项,电子不能经过电解质溶液,所以电子由a极流出经导线流入b极,错误;C项,a为负极,发生氧化反应,电极反应式为CH3OCH3-12e-+3H2O====2CO2+12H+,正确;D项,状况不知,无法由体积求物质的量,所以通过H+的物质的量不知,错误。
【补偿训练】 1.(2020·武汉高二检测)电解合成1,2-二氯乙烷的实验装置如下图所示。下列说法中正确的是( )
A.该装置工作时,化学能转变为电能B.CuCl2能将C2H4还原为1,2-二氯乙烷 C.X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜D.该装置总反应为CH2＝CH2+2H2O+2NaCl H2+2NaOH+ClCH2CH2Cl
【解析】选D。该装置为电解池,工作时电能转变为化学能,A项错误;根据图示,CuCl2和C2H4反应,生成CuCl和ClCH2CH2Cl,CuCl2被C2H4还原为CuCl,C2H4被CuCl2氧化为ClCH2CH2Cl,B项错误;阳极上CuCl转化为CuCl2,Cl-透过离子交换膜X向阳极移动,故X为阴离子交换膜,阴极上生成NaOH和H2,则Na+透过离子交换膜Y向阴极移动,故
Y为阳离子交换膜,C项错误;该装置中电解反应为2CuCl+2NaCl+2H2O 2CuCl2+2NaOH+H2↑,后续反应为C2H4+2CuCl2====ClCH2CH2Cl+2CuCl,将两反应相加,可得总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaCl H2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl,D项正确。
2.(2020·哈尔滨高二检测)电渗析法淡化海水装置示意图如下,电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列,将电解槽分隔成多个独立的间隔室,海水充满在各个间隔室中。通电后,一个间隔室的海水被淡化,而其相邻间隔室的海水被浓缩,从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是( )
A.离子交换膜b为阳离子交换膜B.各间隔室的排出液中,①③⑤⑦为淡水C.通电时,电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显D.淡化过程中,得到的浓缩海水没有任何使用价值
【解析】选B。根据最右室中生成氢气,说明H+放电,为阴极,则最左室为阳极,Cl-放电,生成氯气,最左室中Cl-浓度降低,①中Cl-向最左室移动,故离子交换膜b为阴离子交换膜,A项错误;①中Cl-向最左室移动,Na+向②中移动,排出液为淡水,依次类推,③、⑤、⑦中排出液为淡水,B项正确;通电时,电极1为氯离子放电,pH变化
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