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陽離子交換膜原理

發布時間: 2020-12-16 00:00:04

1. 工業上電解制鹼的技術是用陽離子交換膜法,主要原料是飽和食鹽水.圖為陽離子交換膜法電解原理示意圖:請

(1)根據圖知,A為電解槽陽極,B為陰極,陰極上氫離子放電生成氫氣,同時電極附近生成氫氧根離子,鹼性條件下,鐵發生吸氧腐蝕,故答案為:陽;吸氧腐蝕;
(2)陽離子交換膜只能允許陽離子通過,故選③⑤;
(3)A.電解時,陽極上氯離子放電生成氯氣,陰極上氫離子放電生成氫氣同時電極附近生成氫氧根離子,氫氧根離子通過陰離子交換膜移向陽極,氯氣和氫氧根離子反應生成氯酸根離子,電解結束時,溶液呈電中性,則右側溶液中含有ClO3-,故A正確;
B.電解時,陰極上氫離子放電,陽極上氯離子放電生成氯酸根離子,電池反應式為NaCl+3H2O

通電
.

2. 如圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖.下列說法不正確的是()A.從D口逸出的氣體是H2B.

A.右邊是陰極區,發生2H++2e-=H2↑,所以從D口逸出的氣體是H2,故A正確;
B.陰極專生成屬OH-,且Na+向陰極移動,陰極區生成NaOH,為增強導電性,則從B口加入稀NaOH(增強導電性)的水溶液,故B正確;
C.電池反應式為2NaCl+2H2O

電解
.

3. 如圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖. 下列說法不正確的是() A.從E口逸出的氣體是H

A、在電解池中,鈉離子移向陰極,所以D極是陰極,該極除了產生氫氧化鈉版以外還會產生氫氣,故權從E口逸出的氣體是H 2 ,故A正確;
B、陰極D極產生大量的氫氧化鈉,為了增強導電性,可以從B口加入含少量NaOH的水溶液,故B正確;
C、電解原理方程式2NaCl+2H 2 O
通電
.
2NaOH+Cl 2 ↑+H 2 ↑,標准狀況下每生成22.4L即1molC1 2 ,便產生2molNaOH,故C正確;
D、粗鹽的提純要加入氯化鋇、氫氧化鈉、碳酸鈉,但是碳酸鈉一定要加在氯化鋇的後面,出去過量的鋇離子,故D錯誤.
故選D.

4. (2014閔行區一模)如圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖,其中的陽離子交換膜僅允許Na+通過,

A.a為陰極,發生2H++2e-=H2↑,故A正確;
B.陰極生成OH-,且Na+向陰極移動,則產品燒鹼溶液從D口導出,故B正確;
C.電解時,陽極生成氯氣,消耗NaCl,則應在陽極補充NaCl,即濃鹽水從A口注入,故C正確;
D.陽離子交換膜僅允許Na+通過,則在C口不可能有NaOH導出,故D錯誤.
故選D.

5. 下圖是氯鹼工業中離子交換膜電解槽示意圖,其中離子交換膜為「陽離子交換膜」,它有一特殊的性 質--只允

(1)d; Cl 2 ;正; 增強溶液的導電性,又不影響NaOH純度
(2)①陰;②內4OH - -4e - ==2H 2 O+O 2 ↑ 或2H 2 O-4e - == 4H + +O 2 ↑ ;③NaOH ;H 2 O(加少容量稀H 2 SO 4 )

6. 現有陽離子交換膜、陰離子交換膜、石墨電極和如圖所示的電解槽,用氯鹼工業中的離子交換膜技術原理,可電

A、連接電源抄正極的是電解池的襲陽極,連接電源負極的是電解池的陰極,A為陽極是氫氧根離子放電產生的氣體是氧氣,同時生成氫離子,則陽極附近生成硫酸,則從A口出來的是H2SO4溶液,故A正確;
B、陽極是氫氧根離子放電,陽極發生的反應為:2H2O-4e-═O2↑+4H+,故B錯誤;
C、在陽極室一側放置陰離子交換膜,只允許通過陰離子,故C錯誤;
D、NaOH在陰極附近生成,則Na2SO4溶液從G口加入,故D錯誤.
故選A.

7. 離子交換膜的原理為什麼只有陰離子或者陽離子才能通過

離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料.在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換.按交換基團性質的不同,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類.
陽離子交換樹脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換.例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂,其結構式可簡單表示為R—SO3H,式中R代表樹脂母體,其交換原理為
2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+
這也是硬水軟化的原理.
陰離子交換樹脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團.它們在水中能生成OH-離子,可與各種陰離子起交換作用,其交換原理為
R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH-
由於離子交換作用是可逆的,因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌,可恢復到原狀態而重復使用,這一過程稱為再生.陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗;陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理,進行再生.
離子交換樹脂的用途很廣,主要用於分離和提純.例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等.

8. (12分)(1)右圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水(滴有酚酞)原理示意圖,E口產生H 2 ,電解食鹽水的離

⑴2Cl +2H 2 O Cl 2 ↑+H 2 ↑+2OH ;溶液變紅色的是 B區;
⑵吸氧腐蝕的電極反應式:負極 Fe- 2e =Fe 2+ 正極 O 2 +4e +2H 2 O=4OH
⑶實驗現象是溶液由無色變藍色電極反應式為 AsO 4 3 +2e +2H + =AsO 3 3 +H 2 O

9. 右圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖.完成下列問題:(1)從E口逸出的氣體是______,從F口逸

(1)圖為陽離子交換膜法電極飽和食鹽水,依據鈉離子移動方向可知E為陽極,F為陰極,飽和氯化鈉溶液中氯離子移向陽極E失電子生成氯氣,氫離子移向陰極得到電子發生還原反應生成氫氣;
故答案為:Cl2;H2
(2)E為陽極,溶液中的陰離子氯離子失電子生成氯氣,電極反應為:2Cl--2e-=Cl2↑;F為陰極,溶液中陽離子得到電子發生還原反應生成氫氣,電極反應為2H++2e-=H2↑;
故答案為:2Cl--2e-=Cl2↑;2H++2e-=H2↑;
(3)若用陽離子交換膜法電解K2SO4溶液,陽極附近氫氧根離子是電子生成氧氣,破壞水的電離生成氫離子生成硫酸,陰極附近氫離子得到電子生成氫氣,破壞水的電離生成氫氧根離子得到氫氧化鉀;
故答案為:H2SO4、KOH;
(4)A、使用陽離子交換膜,生成的氯氣在陽極,生產的氫氧化鈉在陰極,可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量,故A正確;
B、電解飽和食鹽水時,大量的氫氧化鈉在陰極附近析出,可以從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強導電性,故B正確;
C、電解方程式為:2NaCl+2H2O

通電
.

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