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阳离子交换膜原理

发布时间: 2020-12-16 00:00:04

1. 工业上电解制碱的技术是用阳离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.图为阳离子交换膜法电解原理示意图:请

(1)根据图知,A为电解槽阳极,B为阴极,阴极上氢离子放电生成氢气,同时电极附近生成氢氧根离子,碱性条件下,铁发生吸氧腐蚀,故答案为:阳;吸氧腐蚀;
(2)阳离子交换膜只能允许阳离子通过,故选③⑤;
(3)A.电解时,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电生成氢气同时电极附近生成氢氧根离子,氢氧根离子通过阴离子交换膜移向阳极,氯气和氢氧根离子反应生成氯酸根离子,电解结束时,溶液呈电中性,则右侧溶液中含有ClO3-,故A正确;
B.电解时,阴极上氢离子放电,阳极上氯离子放电生成氯酸根离子,电池反应式为NaCl+3H2O

通电
.

2. 如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图.下列说法不正确的是()A.从D口逸出的气体是H2B.

A.右边是阴极区,发生2H++2e-=H2↑,所以从D口逸出的气体是H2,故A正确;
B.阴极专生成属OH-,且Na+向阴极移动,阴极区生成NaOH,为增强导电性,则从B口加入稀NaOH(增强导电性)的水溶液,故B正确;
C.电池反应式为2NaCl+2H2O

电解
.

3. 如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图. 下列说法不正确的是() A.从E口逸出的气体是H

A、在电解池中,钠离子移向阴极,所以D极是阴极,该极除了产生氢氧化钠版以外还会产生氢气,故权从E口逸出的气体是H 2 ,故A正确;
B、阴极D极产生大量的氢氧化钠,为了增强导电性,可以从B口加入含少量NaOH的水溶液,故B正确;
C、电解原理方程式2NaCl+2H 2 O
通电
.
2NaOH+Cl 2 ↑+H 2 ↑,标准状况下每生成22.4L即1molC1 2 ,便产生2molNaOH,故C正确;
D、粗盐的提纯要加入氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠,但是碳酸钠一定要加在氯化钡的后面,出去过量的钡离子,故D错误.
故选D.

4. (2014闵行区一模)如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图,其中的阳离子交换膜仅允许Na+通过,

A.a为阴极,发生2H++2e-=H2↑,故A正确;
B.阴极生成OH-,且Na+向阴极移动,则产品烧碱溶液从D口导出,故B正确;
C.电解时,阳极生成氯气,消耗NaCl,则应在阳极补充NaCl,即浓盐水从A口注入,故C正确;
D.阳离子交换膜仅允许Na+通过,则在C口不可能有NaOH导出,故D错误.
故选D.

5. 下图是氯碱工业中离子交换膜电解槽示意图,其中离子交换膜为“阳离子交换膜”,它有一特殊的性 质--只允

(1)d; Cl 2 ;正; 增强溶液的导电性,又不影响NaOH纯度
(2)①阴;②内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. 现有阳离子交换膜、阴离子交换膜、石墨电极和如图所示的电解槽,用氯碱工业中的离子交换膜技术原理,可电

A、连接电源抄正极的是电解池的袭阳极,连接电源负极的是电解池的阴极,A为阳极是氢氧根离子放电产生的气体是氧气,同时生成氢离子,则阳极附近生成硫酸,则从A口出来的是H2SO4溶液,故A正确;
B、阳极是氢氧根离子放电,阳极发生的反应为:2H2O-4e-═O2↑+4H+,故B错误;
C、在阳极室一侧放置阴离子交换膜,只允许通过阴离子,故C错误;
D、NaOH在阴极附近生成,则Na2SO4溶液从G口加入,故D错误.
故选A.

7. 离子交换膜的原理为什么只有阴离子或者阳离子才能通过

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料.在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换.按交换基团性质的不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类.
阳离子交换树脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基团,其中的氢离子能与溶液中的金属离子或其他阳离子进行交换.例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物经磺化处理得到强酸性阳离子交换树脂,其结构式可简单表示为R—SO3H,式中R代表树脂母体,其交换原理为
2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+
这也是硬水软化的原理.
阴离子交换树脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亚胺基(—NH2)等碱性基团.它们在水中能生成OH-离子,可与各种阴离子起交换作用,其交换原理为
R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH-
由于离子交换作用是可逆的,因此用过的离子交换树脂一般用适当浓度的无机酸或碱进行洗涤,可恢复到原状态而重复使用,这一过程称为再生.阳离子交换树脂可用稀盐酸、稀硫酸等溶液淋洗;阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理,进行再生.
离子交换树脂的用途很广,主要用于分离和提纯.例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等.

8. (12分)(1)右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水(滴有酚酞)原理示意图,E口产生H 2 ,电解食盐水的离

⑴2Cl +2H 2 O Cl 2 ↑+H 2 ↑+2OH ;溶液变红色的是 B区;
⑵吸氧腐蚀的电极反应式:负极 Fe- 2e =Fe 2+ 正极 O 2 +4e +2H 2 O=4OH
⑶实验现象是溶液由无色变蓝色电极反应式为 AsO 4 3 +2e +2H + =AsO 3 3 +H 2 O

9. 右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图.完成下列问题:(1)从E口逸出的气体是______,从F口逸

(1)图为阳离子交换膜法电极饱和食盐水,依据钠离子移动方向可知E为阳极,F为阴极,饱和氯化钠溶液中氯离子移向阳极E失电子生成氯气,氢离子移向阴极得到电子发生还原反应生成氢气;
故答案为:Cl2;H2
(2)E为阳极,溶液中的阴离子氯离子失电子生成氯气,电极反应为:2Cl--2e-=Cl2↑;F为阴极,溶液中阳离子得到电子发生还原反应生成氢气,电极反应为2H++2e-=H2↑;
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑;2H++2e-=H2↑;
(3)若用阳离子交换膜法电解K2SO4溶液,阳极附近氢氧根离子是电子生成氧气,破坏水的电离生成氢离子生成硫酸,阴极附近氢离子得到电子生成氢气,破坏水的电离生成氢氧根离子得到氢氧化钾;
故答案为:H2SO4、KOH;
(4)A、使用阳离子交换膜,生成的氯气在阳极,生产的氢氧化钠在阴极,可避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量,故A正确;
B、电解饱和食盐水时,大量的氢氧化钠在阴极附近析出,可以从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性,故B正确;
C、电解方程式为:2NaCl+2H2O

通电
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