4离子流向、离子交换膜问题

1、离子交换膜问题一离子定向移动目的去某极参加反应平衡某侧电荷，使溶液呈电中性二离子交换膜(阳离子、阴离子、质子)的作用隔离某些物质，防止阴极与阳极产物之间或产物与电解质溶液发生反应用于某些物质的制备：通过离子定向移动使得阴极区或阳极区得到所制备的物质物质分离、提纯三示例1.两室电解池，如：氯碱工业，如图OIJ浇栽水* -冋仃II精制饱和屮阳禹亍片3洽少NX-1济液 交换膿 iNaOll)阳极室中电极反应：2Cl_2e_=ClJ2 1阴极室中的电极反应：2旦2o + 2e-= +20H-阴极区H+放电，破坏了水的电离平衡，使0H-浓度增大，阳极区Cl-放电，使溶液中的c(Cl-)减小， 为保持电荷

2、守恒，阳极室中的Na+通过阳离子交换膜与阴极室中生成的0H-结合，得到浓的NaOH 溶液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。阳离子交换膜的作用：只允许Na+通过，而阻止阴离子(C1-)和气体(Cl2)通过。防止两极产生的H2和Cl2混合爆炸，又避免了 Cl2和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量2三室电解池，如：利用三室电解装置制备NH4NO3，如图rNONHs-J-刚皿侬溶酒jO-Ln I阳商子 交换腸NILtNOs稀溶液交换膜阴极的NO被还原为NH+： NO + 5e- + 6H+=NHf+H?O ，NH+通过阳离子交换膜进入中间室;阳极的NO被氧化为NO-：

3、_ NO 3e- + 2H?O=NO3+4H+ ，NO-通过阴离子交换膜进入中间室。总反应：8NO + 7H2O=电解3NH4NO3 + 2HNO?，为使电解产物全部转化为NH4NO3,补充适量NH3可以使电解产生的hno3转化为NH4NO3。3多室电解池，如：利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，如图iw I am-石崔由交换摸閭般童换朕交换膜H 3 PClsNaH2PON*OH 稀谓賊阳根室 产皿室 臣料室 阴扱室电解稀硫酸的阳极反应：.2H2O 4e-=OJ + 4H + ,产生的H+通过阳离子交换膜进入产品室，原 料室中的H2PO穿过阴离子交换膜进入产品室，与H+结合生成弱电解

4、质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O + 4e-=2土匸+ 40日-，原料室中的Na+通过阳离子交换膜进入阴极室。四例题分析1.(2018全国卷节选)制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为。电解后,室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到 Na2S2O5。Mh2so4伦瞅吸收液解析口该装置为电解池，电解时阴极电解质为KOH，水中氢离子放电，故电极反应式为2H2O+L- b q q nm阳离了空换战+ 2e-=2OH- + H2T； 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K+,在

5、电解池中离子移动方向为阳离子移向阴极，故K+由a到b。(2)根据题中的图示，左侧为电解池的阳极，右侧为电解池的阴 极，离子交换膜均为阳离子交换膜，只允许阳离子通过，阳极的电解质溶液为硫酸，所以阳极的电极 反应式为2H2O4e-=4H+ + O2T，贝邛日极的氢离子会透过阳离子交换膜进入a室，与a室中的SO2 碱吸收液中含有的Na2SO3发生反应生成NaHSO3，所以a室中的NaHSO3浓度增加。答案(l)D2H2O + 2e-=2OH- + H2f DK+ a 到 b (2)2H2O 4e-=4H+ + O2? a2氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允

6、许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是()HH 阴膜阳概室产品室瓯料室阳檻室A.通电后，阴极室溶液的pH增大阳极电极反应式是2H2O 4e-=4H+ + O2 t得到1 mol产品HI,阳极室溶液质量减少8 g通电过程中，Nal的浓度逐渐减小 解析：选C 通电后，阴极电极反应式为2H2O + 2e-=2OH-+H2则溶液的pH增大，故A正确； 阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O-4e-=4H+ + O2T，故B正确；根据阳极电极反应式可知 得到1 mol产品HI,则转移1 mol电子，阳极室溶液质量减少9 g,故C错误；通电过程中，原料室 中的Na+移向阴极室，I-移向产品室，所以Nal的浓度逐渐减小，故D正确。【2012年北京卷25题节选】直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱 除烟气中的 SO2。(2)在钠碱循环法中Na2SO3，溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是。91:91-11:91PH8_27_26.2(3)吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32-):n(HSO3-)变化关系如下表:(4)当吸收液的pH降至约为6时，送至电解槽再生。再生示意图如图所示：口 HSO3-在阳极放电的电极反应式是HSO3-2