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1、離子交換膜的類型和作用

2、“隔膜”電解池的解題步驟

第一步:分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質(zhì)子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜

第二步:寫出電極反應(yīng)式，判斷交換膜兩側(cè)離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向

第三步:分析隔膜作用。在產(chǎn)品制備中，隔膜作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險

1. 多室電解池中膜的應(yīng)用:多室電解池是利用離子交換膜的選擇透過性，即允許帶某種電荷的離子通過而限制帶相反電荷的離子通過，將電解池分為兩室、三室、多室等，以達到濃縮、凈化、提純及電化學合成的目的

(1)兩室電解池

①制備原理:工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿

陽極室中電極反應(yīng):2Cl-—2e-=Cl2↑，陰極室中的電極反應(yīng):2H20+2e-==H2↑+20H-，陰極區(qū)H+放電，破壞了水的電離平衡，使OH- 濃度增大，陽極c（CL-）放電，使溶液中的(CI)減小，為保持電荷守恒，陽極室中的 Na+通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OH-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)

②陽離子交換膜的作用

防止了兩極產(chǎn)生的 H2和Cl2混合爆炸。避免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

利用三室電解裝置制備 NH4NO3，其工作原理如圖所示。

陰極的 NO 被還原為 NH4+:NO+5e-+6H+=====NH4++H2O，NH4+通過陽離子交換膜進入中間室，陽極的 NO 被氧化為 NO3-:NO-3e-+2H20===?NO3-+4H+，NO3-通過陰離子交換膜進入中間室。根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可得電解總反應(yīng):8NO+7H2O===電解====3NH4NO3+2HNO3，為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3，補充適量NH3可以使電解產(chǎn)生的HNO3轉(zhuǎn)化為NH4NO3。

(3)多室解池

利用“四室電滲析法”制備 H;PO2(次磷酸)，其工作原理如圖所示。

電解稀硫酸的陽極反應(yīng):?2H20-4e-====02↑ +4H+，產(chǎn)生的H+通過陽離子交換膜進入產(chǎn)品室，原料室中的H2PO2-穿過陰離子交換膜進入產(chǎn)品室，與 H+結(jié)合生成弱電解質(zhì) H3PO2; 電解 NaOH 稀溶液的陰極反應(yīng):原料室中的Na+通過陽離子交換膜進入陰極室

應(yīng)用一　用于物質(zhì)的分離和提純

1. 一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化，其工作原理如圖所示，圖中有機廢水中有機物可用C6H10O5表示。下列有關(guān)說法不正確的是( )

A．Cl－由中間室移向左室

B．X氣體為CO2

C．處理后的含NO廢水的pH降低

D．電路中每通過4 mol電子，產(chǎn)生標準狀況下X氣體的體積為22.4 L

應(yīng)用二　判斷離子的遷移方向

2、KIO3可采用“電解法”制備，裝置如圖所示。

①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式
________________________________

②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為________，其遷移方向是________

3、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。將該室溶液進行結(jié)晶脫水，可得到Na2S2O5

應(yīng)用三　判斷離子交換膜的類型

4、四室式電滲析法制備鹽酸和NaOH的裝置如圖所示。a、b、c為陰、陽離子交換膜。已知：陰離子交換膜只允許陰離子透過，陽離子交換膜只允許陽離子透過。下列敘述正確的是( )

A．b、c分別依次為陽離子交換膜、陰離子交換膜

B．通電后Ⅲ室中的Cl－透過c遷移至陽極區(qū)

C．Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均升高

D．電池總反應(yīng)為4NaCl＋6H2O通電4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑

解析：

應(yīng)用一　用于物質(zhì)的分離和提純

1、C[解析]　該電池中，NO得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則裝置中右邊電極是正極，電極反應(yīng)為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，裝置左邊電極是負極，負極上有機物失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成X，電極反應(yīng)C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋。放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子Cl－移向負極室(左室)，A項正確；X氣體為CO2，B項正確；正極反應(yīng)為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，H＋參加反應(yīng)導致溶液酸性減弱，溶液的pH增大，C項錯誤；根據(jù)負極電極反應(yīng)C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋知，電路中每通過4 mol電子，產(chǎn)生標準狀況下CO2氣體的體積為4mol/24×6×22.4 L·mol－1＝22.4 L，D項正確。

應(yīng)用二　判斷離子的遷移方向

2、①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑②K＋a到b

[解析]①該裝置為電解池，電解時陰極電解質(zhì)為KOH，水中氫離子放電，故電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑；②電解過程中通過陽離子交換膜的離子主要為K＋，在電解池中離子移動方向為陽離子移向陰極，故K＋由a到b。

3、2H2O－4e－===4H＋＋O2↑a

[解析]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2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，則陽極的氫離子會透過陽離子交換膜進入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。

4、D[解析]　由圖中信息可知，左邊電極與負極相連為陰極，右邊電極為陽極，所以通電后，陰離子向右定向移動，陽離子向左定向移動，陽極上H2O放電生成O2和H＋，陰極上H2O放電生成H2和OH－；H＋透過c，Cl－透過b，二者在b、c之間的Ⅲ室形成鹽酸，鹽酸濃度變大，所以b、c分別為陰離子交換膜和陽離子交換膜；Na＋透過a，NaOH的濃度變大，所以a也是陽離子交換膜，故A、B兩項均錯誤；電解一段時間后，Ⅰ中的溶液的c(OH－)升高，pH升高，Ⅱ中為NaCl溶液，pH不變，Ⅲ中有HCl生成，故c(H＋)增大，pH減小，Ⅳ中H＋移向Ⅲ，H2O放電生成O2，使水的量減小，c(H＋)增大，pH減小，C不正確。

等一個一鍵三連

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