4離子流向、離子交換膜問題

1、離子交換膜問題一離子定向移動(dòng)目的去某極參加反應(yīng)平衡某側(cè)電荷，使溶液呈電中性二離子交換膜(陽離子、陰離子、質(zhì)子)的作用隔離某些物質(zhì)，防止陰極與陽極產(chǎn)物之間或產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)用于某些物質(zhì)的制備：通過離子定向移動(dòng)使得陰極區(qū)或陽極區(qū)得到所制備的物質(zhì)物質(zhì)分離、提純?nèi)纠?.兩室電解池，如：氯堿工業(yè)，如圖OIJ澆栽水* -冋仃II精制飽和屮陽禹亍片3洽少NX-1濟(jì)液 交換膿 iNaOll)陽極室中電極反應(yīng)：2Cl_2e_=ClJ2 1陰極室中的電極反應(yīng)：2旦2o + 2e-= +20H-陰極區(qū)H+放電，破壞了水的電離平衡，使0H-濃度增大，陽極區(qū)Cl-放電，使溶液中的c(Cl-)減小， 為保持電荷

2、守恒，陽極室中的Na+通過陽離子交換膜與陰極室中生成的0H-結(jié)合，得到濃的NaOH 溶液。利用這種方法制備物質(zhì)，純度較高，基本沒有雜質(zhì)。陽離子交換膜的作用：只允許Na+通過，而阻止陰離子(C1-)和氣體(Cl2)通過。防止兩極產(chǎn)生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了 Cl2和陰極產(chǎn)生的NaOH反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量2三室電解池，如：利用三室電解裝置制備NH4NO3，如圖rNONHs-J-剛皿儂溶酒jO-Ln I陽商子 交換腸NILtNOs稀溶液交換膜陰極的NO被還原為NH+： NO + 5e- + 6H+=NHf+H?O ，NH+通過陽離子交換膜進(jìn)入中間室;陽極的NO被氧化為NO-：

3、_ NO 3e- + 2H?O=NO3+4H+ ，NO-通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室。總反應(yīng)：8NO + 7H2O=電解3NH4NO3 + 2HNO?，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,補(bǔ)充適量NH3可以使電解產(chǎn)生的hno3轉(zhuǎn)化為NH4NO3。3多室電解池，如：利用“四室電滲析法”制備H3PO2(次磷酸)，如圖iw I am-石崔由交換摸閭般童換朕交換膜H 3 PClsNaH2PON*OH 稀謂賊陽根室 產(chǎn)皿室 臣料室 陰扱室電解稀硫酸的陽極反應(yīng)：.2H2O 4e-=OJ + 4H + ,產(chǎn)生的H+通過陽離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原 料室中的H2PO穿過陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，與H+結(jié)合生成弱電解

4、質(zhì)H3PO2；電解NaOH稀溶液的陰極反應(yīng)：4H2O + 4e-=2土匸+ 40日-，原料室中的Na+通過陽離子交換膜進(jìn)入陰極室。四例題分析1.(2018全國卷節(jié)選)制備Na2S2O5可采用三室膜電解技術(shù)，裝置如圖所示，其中SO2堿吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。陽極的電極反應(yīng)式為。電解后,室的NaHSO3濃度增加。將該室溶液進(jìn)行結(jié)晶脫水，可得到 Na2S2O5。Mh2so4倫瞅吸收液解析口該裝置為電解池，電解時(shí)陰極電解質(zhì)為KOH，水中氫離子放電，故電極反應(yīng)式為2H2O+L- b q q nm陽離了空換戰(zhàn)+ 2e-=2OH- + H2T； 電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為K+,在

5、電解池中離子移動(dòng)方向?yàn)殛栯x子移向陰極，故K+由a到b。(2)根據(jù)題中的圖示，左側(cè)為電解池的陽極，右側(cè)為電解池的陰 極，離子交換膜均為陽離子交換膜，只允許陽離子通過，陽極的電解質(zhì)溶液為硫酸，所以陽極的電極 反應(yīng)式為2H2O4e-=4H+ + O2T，貝邛日極的氫離子會(huì)透過陽離子交換膜進(jìn)入a室，與a室中的SO2 堿吸收液中含有的Na2SO3發(fā)生反應(yīng)生成NaHSO3，所以a室中的NaHSO3濃度增加。答案(l)D2H2O + 2e-=2OH- + H2f DK+ a 到 b (2)2H2O 4e-=4H+ + O2? a2氫碘酸(HI)可用“四室電滲析法”制備，其工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允

6、許陽離子、陰離子通過)。下列敘述錯(cuò)誤的是()HH 陰膜陽概室產(chǎn)品室甌料室陽檻室A.通電后，陰極室溶液的pH增大陽極電極反應(yīng)式是2H2O 4e-=4H+ + O2 t得到1 mol產(chǎn)品HI,陽極室溶液質(zhì)量減少8 g通電過程中，Nal的濃度逐漸減小 解析：選C 通電后，陰極電極反應(yīng)式為2H2O + 2e-=2OH-+H2則溶液的pH增大，故A正確； 陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=4H+ + O2T，故B正確；根據(jù)陽極電極反應(yīng)式可知 得到1 mol產(chǎn)品HI,則轉(zhuǎn)移1 mol電子，陽極室溶液質(zhì)量減少9 g,故C錯(cuò)誤；通電過程中，原料室 中的Na+移向陰極室，I-移向產(chǎn)品室，所以Nal的濃度逐漸減小，故D正確?！?012年北京卷25題節(jié)選】直接排放含SO2的煙氣會(huì)形成酸雨，危害環(huán)境。利用鈉堿循環(huán)法可脫 除煙氣中的 SO2。(2)在鈉堿循環(huán)法中Na2SO3，溶液作為吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，該反應(yīng)的離子方程式是。91:91-11:91PH8_27_26.2(3)吸收液吸收SO2的過程中，pH隨n(SO32-):n(HSO3-)變化關(guān)系如下表:(4)當(dāng)吸收液的pH降至約為6時(shí)，送至電解槽再生。再生示意圖如圖所示：口 HSO3-在陽極放電的電極反應(yīng)式是HSO3-2