素能提升一　　隔膜在電化學中的功能1．含義和作用(1)含義：離子交換膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。(2)作用：①能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學反應(yīng)；②能選擇性地通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。2．分類和應(yīng)用3．三類交換膜應(yīng)用實例種類裝置圖說明陽離子交換膜(只允許陽離子和水分子通過)①負極反應(yīng)式：Zn－2e－===Zn2＋②正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－===Cu③Zn2＋通過陽離子交換膜進入正極區(qū)④陽離子→透過陽離子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)陰離子交換膜(只允許陰離子和水分子通過)以Pt為電極電解淀粉－KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開①陰極反應(yīng)式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－②陽極反應(yīng)式：2I－－2e－===I2③陰極產(chǎn)生的OH－移向陽極與陽極產(chǎn)物反應(yīng)：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O④陰離子→透過陰離子交換膜→電解池陽極(或原電池的負極)質(zhì)子交換膜(只允許H＋和水分子通過)在微生物作用下電解有機廢水(含CH3COOH)，可獲得清潔能源H2①陰極反應(yīng)式：2H＋＋2e－===H2↑②陽極反應(yīng)式：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋③陽極產(chǎn)生的H＋通過質(zhì)子交換膜移向陰極④H＋→透過質(zhì)子交換膜→原電池正極(或電解池的陰極)【典例1】  (2020·山東卷)微生物脫鹽電池是一種高效、經(jīng)濟的能源裝置，利用微生物處理有機廢水獲得電能，同時可實現(xiàn)海水淡化?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用如圖裝置處理有機廢水(以含 CH3COO－的溶液為例)。下列說法錯誤的是(　　)A．負極反應(yīng)為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B．隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C．當電路中轉(zhuǎn)移1 mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5 gD．電池工作一段時間后，正、負極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量之比為2∶1答案　B解析　據(jù)圖可知a極上CH3COO－轉(zhuǎn)化為CO2和H＋，C元素被氧化，所以a極為該原電池的負極，b極為正極。負極CH3COO－失電子被氧化成CO2和H＋，結(jié)合電荷守恒可得電極反應(yīng)式為 CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋，A項正確；為了實現(xiàn)海水的淡化，模擬海水中的氯離子需要移向負極，即a極，則隔膜1為陰離子交換膜，鈉離子需要移向正極，即b極，則隔膜2為陽離子交換膜，B項錯誤；當電路中轉(zhuǎn)移 1 mol 電子時，根據(jù)電荷守恒可知，海水中會有 1 mol Cl－移向負極，同時有 1 mol Na＋移向正極，即除去 1 mol NaCl，質(zhì)量為 58.5 g，C項正確；b極為正極，水溶液為酸性，所以氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，則當轉(zhuǎn)移 8 mol 電子時，正極產(chǎn)生4 mol氣體，根據(jù)負極反應(yīng)式可知負極產(chǎn)生 2 mol 氣體，物質(zhì)的量之比為4∶2＝2∶1，D項正確。【變式1】 利用電解法制取Na2FeO4的裝置圖如圖所示，下列說法正確的是(電解過程中溫度保持不變，溶液體積變化忽略不計)(　　)A．Y是外接電源的正極，Fe電極上發(fā)生還原反應(yīng)B．Ni電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋C．若隔膜為陰離子交換膜，則電解過程中OH－由B室進入A室D．電解后，撤去隔膜，充分混合，電解液的pH比原來小答案　D解析　鐵電極為陽極，Y接電源的正極，鐵電極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O↑，A項錯誤；鎳電極為陰極，X接電源的負極，鎳電極上發(fā)生的反應(yīng)為2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B項錯誤；在電解池裝置中，陰離子向陽極移動，OH－由A室進入B室，C項錯誤；總反應(yīng)為2Fe＋2OH－＋2H2O===FeO＋3H2↑，由于反應(yīng)消耗OH－，電解的OH－濃度降低，pH比原來小，D項正確。素能提升二　　多池串聯(lián)的兩大模型及原理分析1．有外接電源電池類型的判斷方法有外接電源的各電池均為電解池，若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同，則該電池為電鍍池。如：則甲為電鍍池，乙、丙均為電解池。2．無外接電源電池類型的判斷方法(1)直接判斷非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛酸蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖所示：A為原電池，B為電解池；甲池為原電池，其余為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個金屬電極一個碳棒電極；而電解池則一般兩個都是惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示：B為原電池，A為電解池。(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖所示：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。3．“串聯(lián)”類裝置的解題流程【典例2】  假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號。下列說法錯誤的是(　　)A．當K閉合時，甲裝置在電路中作電源B．當K斷開時，乙裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生C．當K閉合后，整個電路中電子的流動方向為③→②、①→⑧、⑦→⑥、⑤→④D．當K閉合后，甲、乙裝置中pH變大，丙、丁裝置中pH基本不變答案　A解析　當K閉合時，乙裝置構(gòu)成原電池，在電路中作電源，整個電路中電子的流動方向為③→②、①→⑧、⑦→⑥、⑤→④，A項錯誤，C項正確；當K斷開時，乙裝置中鋅片與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，B項正確；當K閉合后，乙裝置中消耗H＋，pH變大，甲裝置中電解飽和食鹽水，pH變大，丙裝置中相當于在銀上鍍銅，pH基本不變，丁裝置中相當于銅的電解精煉，pH基本不變，D項正確。【變式2】 某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則下列說法正確的是(　　)A．電流方向：電極Ⅳ→→電極ⅠB．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C．電極Ⅱ逐漸溶解D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu答案　A解析　當多個池串聯(lián)時，根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液能否自發(fā)反應(yīng)可知，圖示中左邊和中間兩池組成原電池，右邊為電解池。電子移動方向為電極Ⅰ→→電極Ⅳ，電流方向與電子移動方向相反，A項正確；電極Ⅰ為原電池的負極，失去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，B項錯誤；電極Ⅱ為原電池的正極，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，C項錯誤；電極Ⅱ為正極，所以電極Ⅲ為電解池的陽極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，D項錯誤。 

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