高中電化學(xué)“膜”型解題策略研究

王貴飛

摘 要：高中電化學(xué)的“膜”型較為典型的就是離子交換膜，其不僅能完成物質(zhì)的提純與分離，對物質(zhì)進(jìn)行制備，而且還能對環(huán)境污染進(jìn)行治理，以是達(dá)成海水淡化等.同時，高中電化學(xué)具體教學(xué)中，離子交換膜的實施，不僅能夠影響到電解質(zhì)溶液自身的酸堿性，而且還會影響到電極反應(yīng)，并對兩極溶液的質(zhì)量造成相應(yīng)的影響.基于此，主要對高中電化學(xué)的“膜”型具體解題策略進(jìn)行研究.

關(guān)鍵詞：電化學(xué);膜;解題策略;高中化學(xué)

高中電化學(xué)“膜”型較為典型的代表是離子交換膜，也被稱作為隔膜，其主要是由特殊化的高分子材料所制成.依據(jù)隔膜的陰陽離子通常能夠?qū)㈦x子交換膜大致分成三類，也就是陽離子的交換膜，即陽膜，其能夠使質(zhì)子與陽離子通過;陰離子交換膜則又被稱為陰膜，其只能通過陰離子;質(zhì)子交換膜通常只有質(zhì)子可以通過.通過離子交換膜的合理選擇，通常能夠使電化學(xué)有效應(yīng)用于實際生產(chǎn)以及現(xiàn)實生活中，從而真正的實現(xiàn)學(xué)以致用.

一、離子交換膜

離子交換膜通常指含離子基團(tuán)、對溶液中的離子具備選擇性透過力的一種高分子膜.一般來說，離子交換膜的運用，其主要是通過其離子選擇的透過性進(jìn)行運用，因此，也被稱作是離子選擇的透過性膜.依據(jù)其能夠透過的微粒，則能分成陽離子以及陰離子的交換膜.電解飽和的食鹽水則是通過陽離子的交換膜實現(xiàn)，陽離子的交換膜通常只能通過陽離子，阻止氣體與陰離子通過，而陰離子的交換膜則只能通過陰離子.

二、離子交換膜“單膜”的解題策略1.陽離子交換膜的解題策略

陽離子交換膜通常是對陽離子具有選擇性的膜，通常屬于磺酸型，且具有固定基團(tuán)以及可解離的一種離子，比如鈉型磺酸型的固定基團(tuán)屬于磺酸根，解離的離子為鈉離子.對陽離子交換膜的相關(guān)習(xí)題解答，通常能夠使解題效果得到有效提高.圖1

例1 如圖1 所示，其是陽離子交換膜方法的電解飽和的食鹽水的原理示意圖.下述說法中不正確的為（ ）.

A.從E口排出的氣體為H

B.從B當(dāng)中加入具有少量NaOH水溶液，促進(jìn)導(dǎo)電性增強

C.標(biāo)準(zhǔn)情況下，生成的22.4LCl2中就能形成2mol的NaOH

D.完全電解之后，加入量的鹽酸能夠恢復(fù)至到電解之前的濃度

解析 本試題中，其主要由Na+位于陽離子的交換膜具體流動方向表明，D為陰極，而H+在該處放電就會形成氫氣，并由E口排出，A處屬于氯化鈉溶液的進(jìn)口，Cl2則是從左側(cè)的出氣口放出.在其中加入鹽酸，就能使NaCl的物質(zhì)量得以恢復(fù)，但是卻不能對其濃度進(jìn)行恢復(fù).由此可知，選D.

2.陰離子交換膜的解題策略

陰離子的交換膜屬于含有堿性的一類活性基團(tuán)，對陰離子具備選擇透過性一種高分子的聚合物膜，也被稱作為離子選擇性的透過膜.通過陰離子的交換膜開展解題，通?？梢允闺娀瘜W(xué)的解題效果得到有效提高.

例2 如圖2所示，下述說法正確的是（ ）.

A.Y極是陰極，產(chǎn)生還原反應(yīng)

B.X極是正極，產(chǎn)生氧化反應(yīng)

C.Y極和濾紙在接觸后，有氧氣產(chǎn)生

D.X極和濾紙在接觸后，會變紅

3.離子交換膜“多膜”的解題策略

在一些綜合的化學(xué)試題中，常常會出現(xiàn)多種交換膜，對于這類試題，學(xué)生要以電化學(xué)知識為基礎(chǔ)，根據(jù)離子交換膜的特性，對問題進(jìn)行分析，這樣更能夠遷移學(xué)生的知識與方法，提高學(xué)生的解題效率.在離子交換膜“多膜”試題的解決中，一方面要注意物質(zhì)的電離情況，正確的還原物質(zhì)的反應(yīng)過程;另一方面，由于存在多膜，學(xué)生要能夠判斷出陰離子和陽離子的正確移動方向，這樣才能夠更快、更準(zhǔn)確的解決問題，提高效率.

例3 圖3所示是運用電滲析法制備H3PO2的示意圖，圖中以石墨做電極，陽極室盛放稀硫酸，陰陽極室盛放氫氧化鈉稀溶液，在用陽膜和陰膜隔離出的原料室中盛放NaH2PO2濃溶液，通電后，可以在產(chǎn)品室中生成H3PO2產(chǎn)品.那么，陽極室發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是？能夠在產(chǎn)品室中生成H3PO2產(chǎn)品的原因是？

解析 本題并不復(fù)雜，在陽極室，氫氧根離子在酸性的條件下失去電子生成氧氣，因此陽極室發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4eO2↑+4H+，同時氫離子通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室.在產(chǎn)品室的陰膜一側(cè)，H2PO2離子通過陰膜進(jìn)入到產(chǎn)品室，與通過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室的氫離子反應(yīng)生成H3PO2.需要注意的是題中的多處離子交換膜，要根據(jù)電極的反應(yīng)確定各種陰離子和陽離子的移動方向，同時要準(zhǔn)確的判斷題中的物質(zhì)是幾元酸.很多學(xué)生很容易用三步電離法進(jìn)行產(chǎn)品的電離，同時將原料誤認(rèn)為是酸式鹽，這樣就不容易得出正確答案.

綜上所述，高中電化學(xué)中運用“膜”型，其不僅能夠使化學(xué)知識和相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行有效聯(lián)系，而且還能促使化學(xué)資源實現(xiàn)優(yōu)化配置，從而實現(xiàn)資源綜合運用的效果.因此，在高中電化學(xué)的教學(xué)中，教師需注重對試題進(jìn)行分析，加強“膜”型的運用，從而實現(xiàn)理論與實際相結(jié)合的同時，使學(xué)生實現(xiàn)高效解題.

參考文獻(xiàn)：

[1]夏時君.淺析離子交換膜在電化學(xué)中的運用[J].教學(xué)考試，2018（41）：68-69.

[2]常艷華.直擊離子交換膜在電化學(xué)高考題中的考查[J].理科考試研究，2018（11）：48-49.

[3]楊國明.離子交換膜在電化學(xué)裝置中的應(yīng)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高一，二），2018（01）：60-62.

[4]杜雪文.高中電化學(xué)中"離子交換膜"的理解和應(yīng)用[J].文理導(dǎo)航·教育研究與實踐，2020（05）：149.

[責(zé)任編輯：季春陽]