(共19张PPT)
电化学中的“膜”法师
——离子交换膜
考情分析
题号 类型 考点归纳
2020年 10 原电池 电极判断，电极反应式书写，定量计算，离子交换膜
13 电解池 电极判断，电极反应式书写，定量计算，离子交换膜，pH判断
2021年 10 燃料电池 定量计算，离子定向移动
17（4） 电解池 电极判断，离子交换膜
2022年 13 原电池/电解池 电极判断，定量计算，离子交换膜，pH判断，电极反应式书写
15 二次电池 电极反应式书写，定量计算
2023年 11 原电池 电极判断，离子交换膜，电极反应式书写
2024年 13 电解池（液流） 电极判断，定量计算,电解总式书写
18（5） 电解池 电极的判断
山东新高考近五年电化学考点归纳
1.通过各种含膜电化学装置的分析活动，构建解决含膜电化学装置的思维模型，发展新情境下电化学装置分析能力，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的核心素养。
2.通过污水处理问题的电化学装置的设计，运用电化学知识解决实际问题，落实科学探究与创新意识、科学态度与社会责任的核心素养。
学习目标
【任务】请你根据所学电化学的知识设计一套电化学的装置，完成
Zn+ CuSO4= ZnSO4+ Cu的转化。
试剂与仪器：铜片、锌片、石墨、CuSO4溶液、 ZnSO4溶液、导线若干、电源、（若需要其他材料，任选）
要求：1. 标注出电极名称、电子的流向、离子的移动方向，写出电极反应式。
2. 总结所设计的装置中的电极判断方法。
温故知新
设
计
展
示
温故知新
温度、电流的变化 优缺点
单 液 原 电 池
双 液 原 电 池
离 子 交 换 膜
电流稳定，
电流较大。
负极与电解质溶液直接接触，导致电流不稳定，电能转化率低
电流稳定
温故知新
[回归教材] 氯碱工业离子交换膜电解装置图，27页。
鲁
科
版
图一
人教版
图二
[思考]引入交换膜的作用是什么？
①防止Cl2和H2混合而引起爆炸
②避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，提高NaOH的纯度
温故知新
工业化
阳离子交换膜
阴离子交换膜
[回顾]常见离子交换膜的类型有哪些？它们各有什么特点？
质子交换膜
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
温故知新
双极膜
【例1】一种电解法制备Na2FeO4的装置如图所示。
（1）如何判断电极？依据是什么？
（2）如何写两极的电极反应式？
（3）怎样判断离子的移动方向？
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
平衡电荷，持续反应
四判
离子移向
膜的类型
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
1.单膜
阴极：2H2O + 2e-
= 2OH- + H2或2H++2e- = H2
阳：Fe+8OH- - 6e- =
FeO42-+4H2O
[思考]换为阳离子膜可以吗？
溶液环境
任务一：析膜
膜的作用是？
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
四判
离子移向
膜的类型
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
1.单膜
溶液环境
任务一：析膜
[评价练习1]（23山东）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。
[思考]如何判断隔膜的类型？
制备特定的产品
负极
正极
该装置为原电池
负极（甲室Cu电极）：
Cu -2e- +4NH3 = [Cu(NH3)4]2+
正极（乙室Cu电极）：
Cu2+ + 2e- = Cu2+
膜的类型
膜的作用
①平衡电荷②阻止副反应发生
③制备特定产品
膜的作用是？
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
四判
离子移向
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
溶液环境
任务一：析膜
膜的类型
膜的作用
①平衡电荷
②阻止副反应发生
③制备特定产品
（1）m极的反应式为 。
（2）应选择 交换膜（填“阳离子”或“阴离子” ）
（3）阴极区溶液中pH如何变化？ 。
（4）理论上每生成1mol Fe，通过阳离子交换膜的离子的物质
的量为 mol。
（5）理论上每消耗1mol Fe2O3，阴极室溶液 （填“增加”或“减少”） g。
[评价任务2]（2024广东改编）一种基于氯碱工艺的新型电解池（如图），可用于湿法冶铁的研究。电解过程中：
（3）溶液质量变化
=电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和
（1）溶液pH的变化：
①电极反应引起的变化 ②溶剂（水）的变化
（2）迁移离子所带的电荷数=电路中转移的电子数
阴极
阳极
Na+
Fe2O3+6e- +3H2O
=2Fe+6OH-
2Cl--2e-=Cl2↑
五计算
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
四判
离子移向
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
溶液环境
任务一：析膜
膜的类型
膜的作用
①平衡电荷
②阻止副反应发生
③制备特定产品
五计算
2.双膜
[提升练习1]（2021广东） 钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D.电解总反应2Co2++2H2O 2Co+O2↑+4H+
D
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
四判
离子移向
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
溶液环境
任务一：析膜
膜的类型
膜的作用
①平衡电荷
②阻止副反应发生
③制备特定产品
五计算
3.多膜
[提升练习2]（2023潍坊一模）（以Na[B(OH)4]为原料，用电渗析法制备硼酸（H3BO3）的工作原理如图所示：
（1） 1膜、2膜分别为 、 （填膜的类型）。
（2）产品室中发生反应的离子方程式为 。
[B(OH)4]- + H+ = H3BO3+H2O
H+
[B(OH)4]-
Na+
阳极
阴极
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
四判
离子移向
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
溶液环境
任务一：析膜
膜的类型
膜的作用
①平衡电荷
②阻止副反应发生
③制备特定产品
五计算
4.双极膜
[提升练习3]（2023广东）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池（如图），可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H+和OH﹣，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是（ ）
1. 写出两极的电极反应式。
3. 电解过程中，阳极室溶液的pH如何变化？
阴极
阳极
含“膜”电化学
装置的分析模型
一判池
二判极
三写式
装置或题干信息
物质变化
三大守恒溶液环境
四判
离子移向
构造方面
反应类型
电子流向
反应现象
离子移向
溶液环境
任务一：析膜
膜的类型
膜的作用
①平衡电荷
②阻止副反应发生
③制备特定产品
五计算
[提升练习4]一种新的低能量电解合成1，2一二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法正确的是（ ）
阳极
阴极
2H2O + 2e- = 2OH- + H2
或2H++2e- = H2
CuCl - e- +Cl-= CuCl2
Cl-
Na+
CH2＝CH2 + 2CuCl2 = ClCH2CH2Cl + 2CuCl
[思考]怎样判断膜的类型？
电化学装置的分析模型
一判池
膜的作用
③制备特定产品
①平衡电荷
②阻止副反应发生
二判极
三写式
四分析
离子移动方向
膜的类型
pH变化
溶液质量变化
[任务]请你根据本节所学的知识设计一套电化学装置，用于无害化处理含有CN-的碱性废水，同时获得副产品H2，所需试剂和材料任选。
[已知]在生物膜作用下，CN-可以自发的发生反应。
要求：1. 画出装置图，并标注电极名称、电解质溶液。
2.写出两极的电极反应式。
任务二：学以致用——解决实际问题
小组讨论两分钟：
1. 优化设计方案，组内找出最佳方案，进行展示，并说出设计思路。
2. 能够对其他组同学的设计进行评价。
任务二：学以致用——解决实际问题
电化学
方法
借助离子
交换膜
实现目的
目的反馈电化学方案的设计
展望原电池
环境友好型的纸电池
科技需要不断发展
进步需要你的创新！！
世界上最薄的电池诞生了，一张纸就能充电！
