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离子交换膜法电解原理

发布时间: 2021-03-22 06:29:04

❶ 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
.

❷ 离子交换膜法电解石盐水

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。

1.离子交换膜电解槽的构成

离子交换膜电解槽

主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成;每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。

电极均为网状,可增大反应接触面积,阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。

离子交换膜法制烧碱名称的由来,主要是因为使用的阳离子交换膜,该膜有特殊的选择透过性,只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过,即只允许H+、Na+通过,而Cl-、OH-和两极产物H2和Cl2无法通过,因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险,还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。

2.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程

精制的饱和食盐水进入阳极室;纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室,通电后H2O在阴极表面放电生成H2,Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室,此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH;Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水则从阳极室导出,经添加食盐增加浓度后可循环利用。

阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e-=H2↑;而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液,但在电解开始时,为增强溶液导电性,同时又不引入新杂质,阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。

氯碱工业的主要原料:饱和食盐水,但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质,远不能达到电解要求,因此必须经过提纯精制。
参考资料:http://www.5ichem.com/Article/ShowArticle.asp?ArticleID=804

❸ 离子交换膜的原理是什么

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。

❹ 工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.如图为离子交换膜法电解原理示意图:请回

(1)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过,故答案为:③⑤;
(2)电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极,所以A极为电解槽的阳极,氯离子发生失电子的氧化反应,即2Cl-→2e-+Cl2↑,故答案为:阳;2Cl-→2e-+Cl2↑;
(3)氯气的物质的量=

V
Vm
=
b
22.4
mol;电解水时,生成氢气与氢氧化钠的物质的量之比为1:2,所以生成n(NaOH)=
2b
22.4
mol,原来n(NaOH)=
1000ag×10%
40g/mol
=2.5amol,所以反应后溶液中n(NaOH)=(
2b
22.4
+2.5a)mol,电解后溶液质量=1000ag+
b
22.4
mol×2×23g/mol-
b
22.4
mol×2g/mol=1000ag+
22b
11.2
g,
溶液体积=
(1000a+
22b
11.2
)g
1000dg/L
,则C(NaOH)=
2b
22.4
+2.5a
1000a+
22b
11.2
1000d
mol/L=
1000(28a+b)
11200a+22b
×dmol/L,
故答案为:
1000(28a+b)
11200a+22b
×d;
(4)氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水,方程式为:3Cl2+6OH-
.

❺ 离子交换膜法电解饱和食盐水的原理

+极OH根放电生成氧气
-极cl离子放电生成氯气
因为有膜所以OH根留在+极生成NaOH
同时防止cl离子与NaOH接触发生反应

❻ 工业上电解制碱的技术是用离子交换膜法,主要原料是饱和食盐水.下图为离子交换膜法电解原理示意图:请回

(1)电解池中和电源的正极相连的是电解池的阳极,所以A极为电解槽的阳极,氯离子发生失电子的氧化反应,即2Cl-→2e-+Cl2↑,故答案为:阳;2Cl-→2e-+Cl2↑;
(2)阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过,而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过,故答案为:Na+;Cl-、OH-
(3)粗盐提纯时加试剂的原则是:氢氧化钠除去镁离子和三价铁离子,碳酸钠一定加在氯化钡之后,这样碳酸钠既可以除去钙离子又可以除去多余的钡离子,盐酸加在最后来除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子,故答案为:③②①④;
(4)氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水,方程式为:3Cl2+6OH-

.

❼ 隔膜法电解的原理

由于隔膜电解技术在氯碱工业中得到了广泛的应用, 故以最新的制碱工艺———离子交换膜电解法为例来说明其原理。用一阳离子交换膜分隔电解槽中阴阳极室, 构成两室电解槽, 向阳极室引入饱和NaCl 溶液, 阴极室引入蒸馏水, 在外加直流电场作用下, 阳极产生氯气, 阴极上产生氢气。由于阳离子交换膜的固定基团(R-SO-3-)带负电荷, 它和溶液中的Na+离子异性电荷相吸, 结果只允许Na +离子通过, 而对Cl-离子排斥, 于是Na+离子迁入阴极室, 它和OH- 相结合, 生成NaOH。电极主要反应为:
在阳极室:NaCl==Na ++Cl - (1)2Cl==Cl2 +2e (2)在阴极室上:H2O==H ++OH - (3)2H+ +2e ==H2 (4)Na++OH-==NaOH (5)以上是利用离子交换膜电解食盐水生产碱的原理。
电极反应一般为阴极室的阴极上发生的还原反应, 阳极室中的阳极上发生诸如释放Cl2 的氧化反应。

❽ 离子交换膜法电解食盐水具体原理 谢谢

二、离子交换膜法制烧碱
1.离子交换膜电解槽的构成

离子交换膜电解槽

主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成;每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。

电极均为网状,可增大反应接触面积,阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。

离子交换膜法制烧碱名称的由来,主要是因为使用的阳离子交换膜,该膜有特殊的选择透过性,只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过,即只允许H+、Na+通过,而Cl-、OH-和两极产物H2和Cl2无法通过,因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险,还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。

上海天原化工厂电解车间的离子交换膜电解槽

2.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程

如图,精制的饱和食盐水进入阳极室;纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室,通电后H2O在阴极表面放电生成H2,Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室,此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH;Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水则从阳极室导出,经添加食盐增加浓度后可循环利用。

阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e-=H2↑;而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液,但在电解开始时,为增强溶液导电性,同时又不引入新杂质,阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。

氯碱工业的主要原料:饱和食盐水,但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质,远不能达到电解要求,因此必须经过提纯精制。

❾ 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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❿ 离子交换膜法电解食盐水制氯气和烧碱的工艺原理

使用离子交换膜可以使正,负的离子不能相遇,所以就等于电解食盐水,2NaCi+2H2O=2NaOH+H2+Ci2
(NaOH为烧碱,H2为氢气,Ci2为氯气)

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