【歸納整合】1.常見(jiàn)的隔膜隔膜又叫離子交換膜,由高分子特殊材料制成。離子交換膜分三類(lèi):(1)陽(yáng)離子交換膜,簡(jiǎn)稱陽(yáng)膜,只允許陽(yáng)離子通過(guò),即允許H+和其他陽(yáng)離子通過(guò),不允許陰離子通過(guò)。
(2)陰離子交換膜,簡(jiǎn)稱陰膜,只允許陰離子通過(guò),不允許陽(yáng)離子通過(guò)。(3)質(zhì)子交換膜,只允許H+通過(guò),不允許其他陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)。
2.隔膜的作用(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(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性通過(guò)離子,起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。
3.離子交換膜選擇的依據(jù)離子的定向移動(dòng)。4.離子交換膜的應(yīng)用
5.“隔膜”電解池的解題步驟(1)分清隔膜類(lèi)型。即交換膜屬于陽(yáng)膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種,判斷允許哪種離子通過(guò)隔膜。(2)寫(xiě)出電極反應(yīng)式,判斷交換膜兩側(cè)離子變化,推斷電荷變化,根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。
(3)分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中,隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度,避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng),或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。
6.離子交換膜的計(jì)算(1)遷移離子所帶的電荷數(shù)總是等于外電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。(2)溶液質(zhì)量變化等于電極反應(yīng)引起的變化和離子遷移引起的變化之和。
【典例示范】【典例】(2020·長(zhǎng)春高二檢測(cè))現(xiàn)有陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽。利用氯堿工業(yè)中的離子交換膜技術(shù)原理,可電解Na2SO4溶液生產(chǎn)NaOH溶液和H2SO4溶液。下列說(shuō)法中不正確的是(　　)
A.陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH--4e-====2H2O+O2↑B.從A口出來(lái)的是硫酸溶液C.b是陽(yáng)離子交換膜,允許Na+通過(guò)D.Na2SO4溶液從E口加入
【思維建?！拷獯痣x子交換膜類(lèi)試題的思維流程如下:
【解析】選D。A項(xiàng),陽(yáng)極上OH-放電,陽(yáng)極反應(yīng)式為4OH--4e-====2H2O+O2↑,正確;B項(xiàng),陽(yáng)極OH-放電,放氧生酸,故從A口出來(lái)的是H2SO4溶液,正確;C項(xiàng),在陰極室一側(cè)放置陽(yáng)離子交換膜,只允許通過(guò)陽(yáng)離子,則b是陽(yáng)離子交換膜,允許Na+通過(guò),正確;D項(xiàng),NaOH在陰極附近生成,則Na2SO4溶液從F口加入,錯(cuò)誤。
　【母題追問(wèn)】(1)寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式。提示:2H++2e-====H2↑或2H2O+2e-====H2↑+2OH-。
(2)氣體B為_(kāi)________,氣體C為_(kāi)________。?提示:O2　H2
(3)D口出來(lái)的物質(zhì)是什么?提示:NaOH溶液。
(4)E、F、G口充入的物質(zhì)分別是什么?提示:E口充入稀硫酸,F口充入Na2SO4溶液,G口充入稀NaOH溶液。
【素養(yǎng)訓(xùn)練】(2020·滄州高二檢測(cè))二甲醚(CH3OCH3)燃料電池的工作原理如圖,有關(guān)敘述正確的是(　　)
A.該裝置能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能100%轉(zhuǎn)化為電能B.電子移動(dòng)方向?yàn)閍極→b極→質(zhì)子交換膜→a極C.a電極的電極反應(yīng)式為CH3OCH3+3H2O-12e-====2CO2+12H+D.當(dāng)b電極消耗22.4 L O2時(shí),質(zhì)子交換膜有4 ml H+通過(guò)
【解析】選C。A項(xiàng),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和電能,不可能100%轉(zhuǎn)化為電能,錯(cuò)誤;B項(xiàng),電子不能經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液,所以電子由a極流出經(jīng)導(dǎo)線流入b極,錯(cuò)誤;C項(xiàng),a為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH3OCH3-12e-+3H2O====2CO2+12H+,正確;D項(xiàng),狀況不知,無(wú)法由體積求物質(zhì)的量,所以通過(guò)H+的物質(zhì)的量不知,錯(cuò)誤。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】　　1.(2020·武漢高二檢測(cè))電解合成1,2-二氯乙烷的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示。下列說(shuō)法中正確的是(　　)
A.該裝置工作時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.CuCl2能將C2H4還原為1,2-二氯乙烷 C.X、Y依次為陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜D.該裝置總反應(yīng)為CH2＝CH2+2H2O+2NaCl H2+2NaOH+ClCH2CH2Cl
【解析】選D。該裝置為電解池,工作時(shí)電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)圖示,CuCl2和C2H4反應(yīng),生成CuCl和ClCH2CH2Cl,CuCl2被C2H4還原為CuCl,C2H4被CuCl2氧化為ClCH2CH2Cl,B項(xiàng)錯(cuò)誤;陽(yáng)極上CuCl轉(zhuǎn)化為CuCl2,Cl-透過(guò)離子交換膜X向陽(yáng)極移動(dòng),故X為陰離子交換膜,陰極上生成NaOH和H2,則Na+透過(guò)離子交換膜Y向陰極移動(dòng),故
Y為陽(yáng)離子交換膜,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該裝置中電解反應(yīng)為2CuCl+2NaCl+2H2O 2CuCl2+2NaOH+H2↑,后續(xù)反應(yīng)為C2H4+2CuCl2====ClCH2CH2Cl+2CuCl,將兩反應(yīng)相加,可得總反應(yīng)為CH2CH2 + 2H2O + 2NaCl H2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl,D項(xiàng)正確。
2.(2020·哈爾濱高二檢測(cè))電滲析法淡化海水裝置示意圖如下,電解槽中陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜相間排列,將電解槽分隔成多個(gè)獨(dú)立的間隔室,海水充滿在各個(gè)間隔室中。通電后,一個(gè)間隔室的海水被淡化,而其相鄰間隔室的海水被濃縮,從而實(shí)現(xiàn)了淡水和濃縮海水分離。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.離子交換膜b為陽(yáng)離子交換膜B.各間隔室的排出液中,①③⑤⑦為淡水C.通電時(shí),電極1附近溶液的pH比電極2附近溶液的pH變化明顯D.淡化過(guò)程中,得到的濃縮海水沒(méi)有任何使用價(jià)值
【解析】選B。根據(jù)最右室中生成氫氣,說(shuō)明H+放電,為陰極,則最左室為陽(yáng)極,Cl-放電,生成氯氣,最左室中Cl-濃度降低,①中Cl-向最左室移動(dòng),故離子交換膜b為陰離子交換膜,A項(xiàng)錯(cuò)誤;①中Cl-向最左室移動(dòng),Na+向②中移動(dòng),排出液為淡水,依次類(lèi)推,③、⑤、⑦中排出液為淡水,B項(xiàng)正確;通電時(shí),電極1為氯離子放電,pH變化

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