高中电化学“膜”型解题策略研究

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  摘 要:高中电化学的“膜”型较为典型的就是离子交换膜,其不仅能完成物质的提纯与分离,对物质进行制备,而且还能对环境污染进行治理,以是达成海水淡化等.同时,高中电化学具体教学中,离子交换膜的实施,不仅能够影响到电解质溶液自身的酸碱性,而且还会影响到电极反应,并对两极溶液的质量造成相应的影响.基于此,主要对高中电化学的“膜”型具体解题策略进行研究.
  关键词:电化学;膜;解题策略;高中化学
  高中电化学“膜”型较为典型的代表是离子交换膜,也被称作为隔膜,其主要是由特殊化的高分子材料所制成.依据隔膜的阴阳离子通常能够将离子交换膜大致分成三类,也就是阳离子的交换膜,即阳膜,其能够使质子与阳离子通过;阴离子交换膜则又被称为阴膜,其只能通过阴离子;质子交换膜通常只有质子可以通过.通过离子交换膜的合理选择,通常能够使电化学有效应用于实际生产以及现实生活中,从而真正的实现学以致用.
  一、离子交换膜
  离子交换膜通常指含离子基团、对溶液中的离子具备选择性透过力的一种高分子膜.一般来说,离子交换膜的运用,其主要是通过其离子选择的透过性进行运用,因此,也被称作是离子选择的透过性膜.依据其能够透过的微粒,则能分成阳离子以及阴离子的交换膜.电解饱和的食盐水则是通过阳离子的交换膜实现,阳离子的交换膜通常只能通过阳离子,阻止气体与阴离子通过,而阴离子的交换膜则只能通过阴离子.
  二、离子交换膜“单膜”的解题策略1.阳离子交换膜的解题策略
  阳离子交换膜通常是对阳离子具有选择性的膜,通常属于磺酸型,且具有固定基团以及可解离的一种离子,比如钠型磺酸型的固定基团属于磺酸根,解离的离子为钠离子.对阳离子交换膜的相关习题解答,通常能够使解题效果得到有效提高.图1
  例1 如图1 所示,其是阳离子交换膜方法的电解饱和的食盐水的原理示意图.下述说法中不正确的为( ).
  A.从E口排出的气体为H
  B.从B当中加入具有少量NaOH水溶液,促进导电性增强
  C.标准情况下,生成的22.4LCl2中就能形成2mol的NaOH
  D.完全電解之后,加入量的盐酸能够恢复至到电解之前的浓度
  解析 本试题中,其主要由Na+位于阳离子的交换膜具体流动方向表明,D为阴极,而H+在该处放电就会形成氢气,并由E口排出,A处属于氯化钠溶液的进口,Cl2则是从左侧的出气口放出.在其中加入盐酸,就能使NaCl的物质量得以恢复,但是却不能对其浓度进行恢复.由此可知,选D.
  2.阴离子交换膜的解题策略
  阴离子的交换膜属于含有碱性的一类活性基团,对阴离子具备选择透过性一种高分子的聚合物膜,也被称作为离子选择性的透过膜.通过阴离子的交换膜开展解题,通常可以使电化学的解题效果得到有效提高.
  例2 如图2所示,下述说法正确的是( ).
  A.Y极是阴极,产生还原反应
  B.X极是正极,产生氧化反应
  C.Y极和滤纸在接触后,有氧气产生
  D.X极和滤纸在接触后,会变红
  3.离子交换膜“多膜”的解题策略
  在一些综合的化学试题中,常常会出现多种交换膜,对于这类试题,学生要以电化学知识为基础,根据离子交换膜的特性,对问题进行分析,这样更能够迁移学生的知识与方法,提高学生的解题效率.在离子交换膜“多膜”试题的解决中,一方面要注意物质的电离情况,正确的还原物质的反应过程;另一方面,由于存在多膜,学生要能够判断出阴离子和阳离子的正确移动方向,这样才能够更快、更准确的解决问题,提高效率.
  例3 图3所示是运用电渗析法制备H3PO2的示意图,图中以石墨做电极,阳极室盛放稀硫酸,阴阳极室盛放氢氧化钠稀溶液,在用阳膜和阴膜隔离出的原料室中盛放NaH2PO2浓溶液,通电后,可以在产品室中生成H3PO2产品.那么,阳极室发生的化学反应是?能够在产品室中生成H3PO2产品的原因是?
  解析 本题并不复杂,在阳极室,氢氧根离子在酸性的条件下失去电子生成氧气,因此阳极室发生的反应为2H2O-4eO2↑+4H+,同时氢离子通过阳膜进入产品室.在产品室的阴膜一侧,H2PO2离子通过阴膜进入到产品室,与通过阳膜进入产品室的氢离子反应生成H3PO2.需要注意的是题中的多处离子交换膜,要根据电极的反应确定各种阴离子和阳离子的移动方向,同时要准确的判断题中的物质是几元酸.很多学生很容易用三步电离法进行产品的电离,同时将原料误认为是酸式盐,这样就不容易得出正确答案.
  综上所述,高中电化学中运用“膜”型,其不仅能够使化学知识和相关的工业生产进行有效联系,而且还能促使化学资源实现优化配置,从而实现资源综合运用的效果.因此,在高中电化学的教学中,教师需注重对试题进行分析,加强“膜”型的运用,从而实现理论与实际相结合的同时,使学生实现高效解题.
  参考文献:
  [1]夏时君.浅析离子交换膜在电化学中的运用[J].教学考试,2018(41):68-69.
  [2]常艳华.直击离子交换膜在电化学高考题中的考查[J].理科考试研究,2018(11):48-49.
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  [4]杜雪文.高中电化学中"离子交换膜"的理解和应用[J].文理导航·教育研究与实践,2020(05):149.
  [责任编辑:季春阳]
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