摘要:离子交换膜有阳离子交换膜。只允许阳离子通过 ,即允许氢离子及其它阳离子通过 ,不允许阴离子通过。
常见的离子交换膜有四类:
(1)离子交换膜有阳离子交换膜。只允许阳离子通过 ,即允许氢离子及其它阳离子通过 ,不允许阴离子通过。
(2)阴离子交换膜,只允许阴离子通过,不允许阳离子通过。
(3)质子交换膜,只允许通过,不允许其它阳离子和阴离子通过。
(4)双极膜 ,是特种离子交换膜,是一张阴膜和一张阳膜 复合成的阴、阳离子复合膜。在直流电场的作用下,由阴、阳膜间的水解离成的和分别通过阴、阳膜,是和 的离子源。
实际上,交换膜是允许水分子自由通过的。
离子交换膜的判断方法
判断离子交换膜的种类方法:首先要写出电极反应式,判断交换膜两侧离子的变化,推断电荷数变化,其次要结合实验目的及电荷平衡判断离子移动方向。
物质的制备实验题,判断膜的种类要看组成产物离子来源。如电解饱和食盐水制烧碱(NaOH),制备烧碱场所为阴极室,烧碱中的氢氧根OH-来源阴极,但钠离子Na+却来自阳极区氯化钠,钠离子必须穿过“膜”进入阴极区。所以“膜”必为阳离子交换膜
(2)物质的除杂题。杂质的阳离子或阴离子,在电极被氧化或还原而除去 .为平衡电荷,与杂质离子相反应电荷的离子就需离开或从别一室入。这种与杂质离子相反应电荷的离子种类决定决定交换膜种类。
(3)为保持某电解质浓度不变题。
例1:(2023 湖北卷,10)我国科学家设计如图所示的电解池,实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无Cl2生成且 KOH溶液的浓度不变,电解生成氢气的速率为 xmol/• h,下列说法错误的是
A. b电极反应式为
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过 PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为 xmol/• h,
分析B选项:这是电解氢氧化钾溶液制氢气,阴极是放氢生碱,阴极氢氧根浓度会增大,要想使装置工作时“ KOH溶液的浓度不变”,氢氧根必需透过膜离开阴极室,所以此处离子交换膜为阴离子交换膜。
分析D选项:电解氢氧化钾溶液实质是电解水,由电解水的总方程式知电解,生成氢气的速率与补水的速率相等,皆为xmol/• h。答案为D。
例2、(2023山东卷,11)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的(CuSO4电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A.甲室 Cu电极为正极
B.隔膜为阳离子膜
C.电池总反应为
D,NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
分析:这是一个浓差电池。涉及硫酸铜制备(浓缩),因为从甲室得到浓硫酸铜溶液,甲室提供铜离子,所以甲室中的铜应为负极。A错
要制备硫酸铜,铜离子来源于甲室,,硫酸根从乙室中进入甲室,所以隔膜应为阴离子交换膜。B错
左侧负极发生反应: ,右侧正极为
. 两极加合得到电池总反应为:
C选项正确
甲室加入足量氨水后电池开始工作,说明NH3对电动势有影响。D正确。
本题答案为C、D
来源:小高的科学讲堂