选择性必修1 化学反应原理 · 人教版
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38 电化学专题_第2课时

免费读1257字2024-07-22

  老师:同学们好,这节课我们一起来学习高中化学电化学专题的第二课时。本节课的学习任务与目标如下,首先我们回顾一下利用电解池原理的氯碱工业,请同学们暂停视频回顾思考。如果我们使用简单的电解池装置,阴阳两极的产物接触会引起爆炸,同时氧机产物氯气还可能与氢氧化钠溶液反应而消耗。所以我们在实际生产中使用阳离子交换膜,它的作用可以隔开两电极区,避免两极产物的直接接触,同时还能形成离子通路,保证电荷的传递。同样的,在原电池中我们也用到了类似的原理。我们以同心原电池为模型,学习了元电池的基本原理,但在实际使用过程中,由于负极新单质会与正极反应物同离子直接接触,部分的锌直接将电子传递给铜离子而使化学能转化为热能,能量转化效率低,所以我们引入了岩桥能够避免正负极反应物直接接触。同时岩桥中离子的定向移动形成离子通路,平衡了电极区的电核。在实际使用中,岩桥存在电阻大等诸多不便。人们仿照沿桥的原理提出了使用隔膜的方式,用来实现类似沿桥的功能。这节课我们就通过一些实例来具体了解一下这种隔膜。

  老师:离子交换膜是一种由高分子特殊材料制成的选择性透过膜,属于功能高分子。它的功能是选择性的,只让特定种类的威力通过,其他威力不能通过。常见的分为阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜。我们在使用时根据离子定向移动的需要进行选择,它的作用主要有隔离和通过两方面作用。

  老师:隔离我们不想要接触的威力,同时通过我们想要接触的威力,这就是所谓的选择性。主要应用于海水淡化等分离提纯工作,以及我们前面提到过的立减工业等物质制备工作,在燃料电池等很多领域也有所应用。首先我们介绍一下阳离子交换膜,顾名思义是指允许阳离子和水分子自由通过的,不允许阴离子等其他微粒通过的离子交换膜叫做阳离子交换膜。我们把同心圆电池中的岩桥换成阳离子交换膜,那么电池内部离子的流动是怎样的?请同学们暂停视频读题思考。在这个例子中,心作负极失去,电子被氧化为锌离子通过阳离子交换膜进入到右侧区域,右侧区域的铜做正极,溶液中的铜离子得到电子被还原为铜单质。因为阳几阳离子交换膜的存在,使得锌离子通过交换膜进入正极区,因此,左侧溶液中的锌离子浓度和硫酸根浓度均不变,而右侧区域硫酸根的浓度保持不变。铜离子由于德电子稀出浓度减小,锌离子浓度增大。经过一定时间后,右侧乙烧杯中硫酸铜逐步被替换为硫酸锌。

  老师:总结来看,阳离子通过阳离子交换膜进入到原电池的正极,那么如果我们换成阴离子交换膜,情况又如何?阴离子交换膜指的是只允许阴离子和水分子自由通过,不允许阳离子等其他微粒通过的离子交换膜。请同学们暂停视频思考一下。好的。因为富极区锌单质湿电子被氧化为锌离子进入溶液,所以负极区甲烧杯中锌离子的浓度增大。为了平衡和传递电荷,硫酸根阴离子发生迁移,通过阴离子交换膜进入到左侧负极区,使得富极区甲烧杯中硫酸根的浓度增大。同时右侧乙烧杯中铜离子德电

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